JP3751520B2

JP3751520B2 - Electromagnetic actuator

Info

Publication number: JP3751520B2
Application number: JP2000347270A
Authority: JP
Inventors: 信貴手嶋; 一生花井; 省吾田中
Original assignee: Neomax Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2020-11-14
Also published as: JP2002153040A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンバルブ等の作動部材を駆動する電磁アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来には、例えば図１０に断面図で示すように、エンジンバルブ１２２を駆動するエンジンバルブ駆動装置に用いた電磁アクチュエータ１０１が知られている。電磁アクチュエータ１０１は、可動体１０２と固定体１０３とコイルばね（第１のコイルばねという）１０４を備えている。可動体１０２は、可動子１２０とロッド１２１とを有している。また、固定体１０３は、可動子１２０を中立位置よりプラス側（図１０において上側）において移動させる第１のソレノイド１３１と、同じくマイナス側（図１０において下側）において移動させる第２のソレノイド１３２とを有している。また、コイルばね１０４は、前記可動子１２０とその上方に対向するプレート１３５との間に設けられ、可動体１０２を図１０において下方へ付勢する。
【０００３】
前記両ソレノイド１３１，１３２のコイル１３１ａ，１３２ａの間に永久磁石１３３が設けられているとともに、両ソレノイド１３１，１３２のコア１３１ｂ，１３２ｂの間に中間コア１３４が設けられている。第２のソレノイド１３２のコア１３２ｂには、前記ロッド１２１を案内する案内部材１３６が設けられている。また、エンジンのシリンダヘッド１０７に設けたバルブガイド１０８には、ポート１０７ａ（図１０中、二点鎖線参照）を開閉するエンジンバルブ１２２が図１０において上下方向に移動可能に支持されている。エンジンバルブ１２２に設けたばね受け部材１２３とそれに対向するシリンダヘッド１０７の部分１０７ｂとの間には、エンジンバルブ１２２を閉じる方向（図１０において上方）へ付勢するコイルばね（第２のコイルばねという）１０５が設けられている。
【０００４】
上記した電磁アクチュエータ１０１によると、各ソレノイド１３１，１３２に対する通電の制御によって、可動子１２０が中立位置よりプラス側又はマイナス側において移動される。また、可動子１２０のプラス側又はマイナス側への移動時には、第１のコイルばね１０４又は第２のコイルばね１０５が弾性変形を利用して圧縮され、可動子１２０の移動速度が減速されることにより、可動子１２０のストロークエンドでの衝撃が緩和される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１のコイルばね１０４は、可動子１２０とプレート１３５との間に対し、可動子１２０の中立位置においてクリアランスをもたせずに配置されている。したがって、可動子１２０が中立位置からプラス側に移動すると同時に、可動子１２０の移動速度が減速される。このため、応答性の向上に限界があった。なお、図５に可動子のリフト量とコイルばねの弾性力との関係を示す特性線図の一例が示されており、従来例の第１のコイルばね１０４（図１０参照）の特性線が線ａで表わされ、第２のコイルばね１０５（図１０参照）の特性線が線ｂで表わされている。
【０００６】
本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、可動子を減速する時期を遅らせることによって、応答性を向上することのできる電磁アクチュエータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する請求項１に記載された発明は、特許請求の範囲の請求項１に記載された構成を要旨とする電磁アクチュエータである。このように構成すると、第１又は第２のソレノイドに対する通電を制御することによって、可動子が中立位置よりプラス側又はマイナス側において移動される。また、可動子のプラス側とマイナス側のうち少なくとも一方への移動時には、第１又は第２の弾性部材が弾性変形を利用して圧縮されることにより、可動子が減速される。しかして、第１の弾性部材及び第２の弾性部材が可動体と固定体との間にそれぞれ所定のクリアランスをもって配置されているので、それぞれのクリアランスがゼロ（０）になるまでは、可動子が減速されない。したがって、可動子を減速する時期が遅れ、その可動子の移動速度が速まることにより、応答性を向上することができる。
また、各弾性部材をそれぞればね板材により容易に形成することができる。
また、各弾性部材を固定体に配置したことにより、各弾性部材により可動体の重量が増加することを回避し、応答性を悪化を防止することができる。
【０００８】
請求項２に記載された発明は、特許請求の範囲の請求項２に記載された構成を要旨とする電磁アクチュエータである。このように構成すると、可動子のプラス側及びマイナス側のストロークエンドにおいて、固定体に対し可動子を面接触させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１を説明する。本実施の形態では、図１に断面図で示すように、エンジンバルブを駆動するエンジンバルブ駆動装置に用いた電磁アクチュエータを例示する。図１に示される電磁アクチュエータ１は、可動体（アーマチュアともいう）２と固定体３と第１の弾性部材４及び第２の弾性部材５を備えている。
【００１１】
前記可動体２は、可動子２０とエンジンバルブ２２とを有している。可動子２０は、ほぼ四角柱状に形成されている。可動子２０は、固定体３の後述する空間部３ａに対し、軸方向（図１において上下方向）に関し移動可能に設けられている。
また、エンジンのエンジンバルブ２２のステム２２ａの上端部は、可動子２０の下部に連結されている。エンジンバルブ２２は、可動子２０とともに移動し、エンジンのシリンダヘッド７における吸気又は排気に係るポート７ａ（図１中、二点鎖線参照）を開閉する。なお、エンジンバルブ２２は本明細書でいう作動部材に相当する。
【００１２】
前記固定体３は、第１のソレノイド３１と第２のソレノイド３２と永久磁石３３と中間コア３４とを有している。第１のソレノイド３１は、第１のコイル３１ａが第１のコア３１ｂに巻回されてなる。また、第２のソレノイド３２は、第２のコイル３２ａが第２のコア３２ｂに巻回されてなる。なお、第１のソレノイド３１と第２のソレノイド３２とは、それぞれほぼ四角形ブロック状に形成されており、上下対称状に構成されている。また、第１のコイル３１ａ及び第２のコイル３２ａは、それぞれほぼ四角筒状に形成されている。
【００１３】
前記永久磁石３３は、ほぼ四角形枠状に形成されており、両ソレノイド３１，３２のコイル３１ａ，３２ａの間に設けられている。
前記中間コア３４は、ほぼ四角形枠状に形成されており、永久磁石３３の外側において、両ソレノイド３１，３２のコア３１ｂ，３２ｂの間に設けられている。
【００１４】
前記両ソレノイド３１，３２及び前記永久磁石３３により、固定体３内に空間部３ａが形成されている。図２に、図１における可動子２０の周辺部分の要部拡大図が示されている。なお図２に示すように、両ソレノイド３１，３２のコア３１ｂ，３２ｂには、各コイル３１ａ，３２ａの内側に位置し、前記空間部３ａに面する内側コア部３１ｃ，３２ｃがそれぞれ設けられている。各内側コア部３１ｃ，３２ｃの空間部３ａに面する端面の中央部には、凹所３１ｅ，３２ｅが形成されている。
また、前記第２のコア３２ｂは、前記シリンダヘッド７上に設置されている。第２のコア３２ｂの中央部には、軸方向（図１において上下方向）に貫通する孔３２ｄが設けられている。その孔３２ｄに、前記エンジンバルブ２２のステム２２ａが摺動可能に挿入されている。
【００１５】
図２に示すように、第１の弾性部材４は、ばね板材で形成された皿ばねからなるもので、中央板部４ａと弾性変形部４ｂとを有している。中央板部４ａは、前記第１のコア３１ｂの内側コア部３１ｃ（図１参照）の凹所３１ｅに対してリベット、ねじ等の留め具４Ａにより固定されている。
第１の弾性部材４は、前記可動子２０と前記第１のコア３１ｂとの間において、前記可動子２０の中立位置において所定のクリアランスＣ１をもって配置されている。すなわち、第１の弾性部材４の自由状態にある弾性変形部４ｂの先端面と、中立位置における可動子２０の上面との間に、所定のクリアランスＣ１が形成される。
【００１６】
また、第２の弾性部材５は、第１の弾性部材４と同様に、ばね板材で形成された皿ばねからなるもので、中央板部５ａと弾性変形部５ｂとを有している。中央板部５ａは、前記第２のコア３２ｂの内側コア部３２ｃの凹所３２ｅに対してリベット、ねじ等の留め具５Ａにより固定されている。その留め具５Ａは中空部を有しており、その中空部に前記エンジンバルブ２２のステム２２ａが摺動可能に貫通されている。
第２の弾性部材５は、前記可動子２０と前記第２のコア３２ｂとの間において、前記可動子２０の中立位置において所定のクリアランスＣ２をもって配置されている。すなわち、第２の弾性部材５の自由状態にある弾性変形部５ｂの先端面と、中立位置における可動子２０の下面との間に、所定のクリアランスＣ２が形成される。なお、クリアランスＣ１，Ｃ２は、例えば同一寸法に設定されている。
【００１７】
次に、上記した電磁アクチュエータ１の作動を説明する。エンジンのエンジンキー（図示省略）がオフのときには、永久磁石３３の磁力によって可動子２０が中立位置に保持されている（図１参照）。
【００１８】
この状態（図１参照）から、エンジンキーがオンされると、第１のソレノイド３１のコイル３１ａが通電される。これによって、第１のソレノイド３１に発生した吸引力によって、永久磁石３３の磁力が打ち消されるとともに、可動子２０がプラス側（図１において上方）へ移動される。この移動時において、第１の弾性部材４と可動体２とのクリアランスＣ１（図２参照）がゼロ（０）になるまでは、可動子２０が減速されることなく移動する。
【００１９】
そして、可動子２０が第１の弾性部材４（詳しくは弾性変形部４ｂ、図２参照）に当接した後は、その弾性変形部４ｂが弾性変形を利用して圧縮され、可動子２０の移動速度が減速されることにより、可動子２０のプラス側のストロークエンドでの第１のコア３１ｂの内側コア部３１ｃに対する可動子２０の衝突による衝撃が緩和される。図３に示すように、可動子２０がプラス側のストロークエンドに達すると、エンジンバルブ２２が閉じ終えるため、第１のソレノイド３１のコイル３１ａに対する通電が停止される。なお、可動子２０のプラス側のストロークエンドにおいて、第１の弾性部材４は、第１のコア３１ｂの内側コア部３１ｃの凹所３１ｅ（図２参照）内に納まるため、内側コア部３１ｃに対し可動子２０が面接触する。
【００２０】
この状態からエンジンバルブ２２を開くには、閉じるときと逆方向に第１のソレノイド３１のコイル３１ａに通電する。これによって、第１のソレノイド３１に発生した吸引力、第１の弾性部材４の弾性復元力及び永久磁石３３の磁力によって、可動子２０が中立位置へ移動される（図１参照）。
さらに、第１のソレノイド３１のコイル３１ａに対する通電が停止され、第２のソレノイド３２のコイル３２ａが通電される。これによって、第２のソレノイド３２に発生した吸引力によって、永久磁石３３の磁力が打ち消されるとともに、可動子２０がマイナス側（図１において下方）へ移動される。この移動時において、第２の弾性部材５と可動体２とのクリアランスＣ２（図２参照）がゼロ（０）になるまでは、可動子２０が減速されることなく移動する。
【００２１】
そして、可動子２０が第２の弾性部材５（詳しくは弾性変形部５ｂ、図２参照）に当接した後は、その弾性変形部５ｂが弾性変形を利用して圧縮され、可動子２０の移動速度が減速されることにより、可動子２０のマイナス側のストロークエンドでの第２のコア３２ｂの内側コア部３２ｃに対する可動子２０の衝突による衝撃が緩和される。図４に示すように、可動子２０がマイナス側のストロークエンドに達すると、エンジンバルブ２２が開き終えるため、第２のソレノイド３２のコイル３２ａに対する通電が停止される。なお、可動子２０のマイナス側のストロークエンドにおいて、第２の弾性部材５は、第２のコア３２ｂの内側コア部３２ｃの凹所３２ｅ（図２参照）内に納まるため、内側コア部３２ｃに対し可動子２０が面接触する。
【００２２】
この状態から再びエンジンバルブ２２を閉じるには、開くときと逆方向に第２のソレノイド３２のコイル３２ａに通電する。これによって、第２のソレノイド３２に発生した吸引力、第２の弾性部材５の弾性復元力及び永久磁石３３の磁力によって、可動子２０が中立位置へ移動される（図１参照）。
さらに、第２のソレノイド３２のコイル３２ａに対する通電が停止され、第１のソレノイド３１のコイル３１ａが通電されることによって、前にも述べたように、エンジンバルブ２２が閉じられる。この繰り返しによって、エンジンバルブ２２が開閉される。
【００２３】
上記したように、第１のソレノイド３１のコイル３１ａ及び第２のソレノイド３２のコイル３２ａに対する通電を制御することによって、可動子２０が中立位置よりプラス側又はマイナス側において移動され、ひいてはエンジンバルブ２２の開閉が制御される。
【００２４】
上記した電磁アクチュエータ１によると、第１の弾性部材４が可動体２と第１のコア３１ｂの内側コア部３１ｃとの間に所定のクリアランスＣ１（図２参照）をもって配置されている。これにより、前にも述べたように、前記クリアランスＣ１がゼロ（０）になるまでは、可動子２０が減速されない。したがって、エンジンバルブ２２を閉じる際の可動子２０を減速する時期が遅れ、その可動子２０の移動速度が速まることにより、応答性を向上することができる。
【００２５】
また、第２の弾性部材５が可動体２と第２のコア３２ｂの内側コア部３２ｃとの間に所定のクリアランスＣ２（図２参照）をもって配置されている。これにより、前にも述べたように、前記クリアランスＣ２がゼロ（０）になるまでは、可動子２０が減速されない。したがって、エンジンバルブ２２を開く際の可動子２０を減速する時期が遅れ、その可動子２０の移動速度が速まることにより、応答性を向上することができる。
【００２６】
なお、図５に可動子のリフト量と両弾性部材の弾性力との関係を示す特性線図の一例が示されている。図５において、横軸はリフト量（ｍｍ）を示し、縦軸は弾性部材の弾性力（ｋｇｆ）を示している。本実施の形態の第１の弾性部材４（図１参照）の特性線が線Ａで表わされ、第２の弾性部材５（図１参照）の特性線が線Ｂで表わされている。特性線Ａ，Ｂからも明らかなように、本実施の形態によれば、エンジンバルブ２２の開閉にともなう移動時における可動子２０を減速する時期が遅れることにより、応答性を向上することができる。
【００２７】
また、第１の弾性部材４が第１のコア３１ｂに固定されているとともに、第２の弾性部材５が第１のコア３１ｂに固定されている（図１参照）。これにより、第１の弾性部材４及び第２の弾性部材５により可動体２の重量が増加することを回避し、応答性を悪化を防止することができる。
【００２８】
また、第１の弾性部材４及び第２の弾性部材５（図２参照）がそれぞればね板材で形成されていることにより、各弾性部材４，５を容易に形成することができる。
【００２９】
また、第１の弾性部材４（図１参照）の容積が、従来例のコイルばね（図１０中、符号１０４参照）に比べて小さくなるため、その容積の小さくなる分、磁路面積を拡大することができる。
【００３０】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２を説明する。図６は電磁アクチュエータ１の断面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図、図８は電磁アクチュエータ１のエンジンバルブ２２を閉じた状態の図７に準ずる断面図、図９は同じくエンジンバルブ２２を開いた状態の図７に準ずる断面図である。実施の形態２は、実施の形態１の第１の弾性部材４及び第２の弾性部材５を第１の弾性部材（符号、４１を付す）及び第２の弾性部材（符号、５１を付す）に変更したものであるからその変更部分について詳述し、重複する説明は省略する。
【００３１】
図６及び図７に示すように、第１の弾性部材４１は、長細状のばね板材で形成された湾曲した板ばねからなる。第１の弾性部材４１の中央部は、第１のコア３１ｂの内側コア部３１ｃの凹所３１ｅに対して留め具４Ａにより固定されている。なお、可動子２０がプラス側（図６において上方）のストロークエンドに移動した状態、すなわちエンジンバルブ２２（図６参照）を閉じた状態（図８参照）では、第１の弾性部材４１は弾性変形を利用して圧縮される。
【００３２】
また、図６及び図７に示すように、第２の弾性部材５１は、前記第１の弾性部材４１と同様の板ばねからなる。第２の弾性部材５１の中央部は、第２のコア３２ｂの内側コア部３２ｃの凹所３２ｅに対して留め具５Ａにより固定されている。なお、可動子２０がマイナス側（図６において下方）のストロークエンドに移動した状態、すなわちエンジンバルブ２２（図６参照）を開いた状態（図９参照）では、第２の弾性部材５１は弾性変形を利用して圧縮される。
【００３３】
上記した電磁アクチュエータ１（図６参照）によっても、実施の形態１と同等の作用効果が得られる。
【００３４】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、上記実施の形態１，２では、エンジンバルブ駆動装置に用いた電磁アクチュエータ１を説明したが、本発明の電磁アクチュエータ１は、エンジンバルブ２２以外の種々の部品の駆動源として用いることができる。また、第１の弾性部材４及び／又は第２の弾性部材５にかかるクリアランスＣ１，Ｃ２（図２参照）は、同一寸法としたが、異なる寸法に設定してもよい。また、各弾性部材４、５には、その取付けにかかる部品や可動子２０に対する当接にかかる部品等の付属品を備えることができる。また、永久磁石３３を用いた電磁アクチュエータ１について説明したが、永久磁石３３を省略することもできる。
【００３５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の電磁アクチュエータによれば、可動子を減速する時期が遅れ、その可動子の移動速度が速まることにより、応答性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のエンジンバルブ駆動装置に用いた電磁アクチュエータを示す断面図である。
【図２】図１における要部拡大図である。
【図３】電磁アクチュエータのエンジンバルブを閉じた状態を示す断面図である。
【図４】電磁アクチュエータのエンジンバルブを開いた状態を示す断面図である。
【図５】可動子のリフト量と弾性部材の弾性力との関係を示す特性線図である。
【図６】本発明の実施の形態２のエンジンバルブ駆動装置に用いた電磁アクチュエータを示す断面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】電磁アクチュエータの作動状態を示す図７に準ずる断面図である。
【図９】電磁アクチュエータの作動状態を示す図７に準ずる断面図である。
【図１０】従来例の電磁アクチュエータを示す断面図である。
【符号の説明】
１電磁アクチュエータ
２可動体
３固定体
４，４１第１の弾性部材
５，５１第２の弾性部材
２０可動子
２２エンジンバルブ（作動部材）
３１第１のソレノイド
３２第２のソレノイド
Ｃ１，Ｃ２クリアランス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic actuator that drives an operating member such as an engine valve.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, as shown in a cross-sectional view in FIG. 10, an electromagnetic actuator 101 used in an engine valve driving device that drives an engine valve 122 is known. The electromagnetic actuator 101 includes a movable body 102, a fixed body 103, and a coil spring (referred to as a first coil spring) 104. The movable body 102 has a movable element 120 and a rod 121. The fixed body 103 has a first solenoid 131 that moves the mover 120 on the plus side (upper side in FIG. 10) from the neutral position, and a second solenoid 132 that moves the same on the minus side (lower side in FIG. 10). And have. Further, the coil spring 104 is provided between the movable element 120 and the plate 135 facing above the movable element 120, and urges the movable body 102 downward in FIG.
[0003]
A permanent magnet 133 is provided between the coils 131a and 132a of the solenoids 131 and 132, and an intermediate core 134 is provided between the cores 131b and 132b of the solenoids 131 and 132. A guide member 136 for guiding the rod 121 is provided on the core 132 b of the second solenoid 132. Further, an engine valve 122 that opens and closes a port 107a (see a two-dot chain line in FIG. 10) is supported by a valve guide 108 provided on the cylinder head 107 of the engine so as to be movable in the vertical direction in FIG. A coil spring (referred to as a second coil spring) that urges the engine valve 122 in a closing direction (upward in FIG. 10) between a spring receiving member 123 provided on the engine valve 122 and a portion 107b of the cylinder head 107 facing the spring receiving member 123. ) 105 is provided.
[0004]
According to the electromagnetic actuator 101 described above, the mover 120 is moved on the plus side or the minus side from the neutral position by controlling energization of the solenoids 131 and 132. Further, when the mover 120 moves to the plus side or the minus side, the first coil spring 104 or the second coil spring 105 is compressed using elastic deformation, and the moving speed of the mover 120 is reduced. Thus, the impact at the stroke end of the mover 120 is mitigated.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the first coil spring 104 is disposed between the mover 120 and the plate 135 without a clearance at the neutral position of the mover 120. Therefore, the moving speed of the mover 120 is reduced at the same time as the mover 120 moves from the neutral position to the plus side. For this reason, there was a limit in improving the responsiveness. FIG. 5 shows an example of a characteristic diagram showing the relationship between the lift amount of the mover and the elastic force of the coil spring. The characteristic curve of the first coil spring 104 (see FIG. 10) of the conventional example is shown. The characteristic line of the second coil spring 105 (see FIG. 10) is represented by a line a.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and the problem to be solved by the present invention is to provide an electromagnetic actuator capable of improving the responsiveness by delaying the timing for decelerating the mover. It is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in claim 1 that solves the above-described problem is an electromagnetic actuator having the configuration described in claim 1 of the claims. If comprised in this way, a needle | mover will be moved to the plus side or minus side from a neutral position by controlling electricity supply to the 1st or 2nd solenoid. Further, when the mover moves to at least one of the plus side and the minus side, the mover is decelerated by the first or second elastic member being compressed using elastic deformation. Thus, since the first elastic member and the second elastic member are disposed with a predetermined clearance each between the fixed body and the movable body, until each of the clearance becomes zero (0), the movable element Is not slowed down. Therefore, the timing of decelerating the mover is delayed, and the moving speed of the mover is increased, so that the responsiveness can be improved.
Further, each elastic member can be easily formed from a spring plate material.
Further, by disposing each elastic member on the fixed body, it is possible to avoid an increase in the weight of the movable body due to each elastic member, and to prevent deterioration of responsiveness.
[0008]
The invention described in claim 2 is an electromagnetic actuator having the structure described in claim 2 of the claims. If comprised in this way, a needle | mover can be made to surface-contact with a fixed body in the stroke end of the plus side of a needle | mover, and a minus side.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
Embodiment 1 of the present invention will be described. In the present embodiment, as shown in a sectional view in FIG. 1, an electromagnetic actuator used in an engine valve driving device that drives an engine valve is illustrated. An electromagnetic actuator 1 shown in FIG. 1 includes a movable body (also referred to as an armature) 2, a fixed body 3, a first elastic member 4, and a second elastic member 5.
[0011]
The movable body 2 has a movable element 20 and an engine valve 22. The mover 20 is formed in a substantially quadrangular prism shape. The mover 20 is provided so as to be movable in the axial direction (vertical direction in FIG. 1) with respect to a space portion 3 a described later of the fixed body 3.
Further, the upper end portion of the stem 22 a of the engine valve 22 of the engine is connected to the lower portion of the mover 20. The engine valve 22 moves together with the mover 20 to open and close a port 7a (see a two-dot chain line in FIG. 1) related to intake or exhaust in the cylinder head 7 of the engine. The engine valve 22 corresponds to an operating member in the present specification.
[0012]
The fixed body 3 includes a first solenoid 31, a second solenoid 32, a permanent magnet 33, and an intermediate core 34. The first solenoid 31 is formed by winding a first coil 31a around a first core 31b. The second solenoid 32 is formed by winding a second coil 32a around a second core 32b. In addition, the 1st solenoid 31 and the 2nd solenoid 32 are each formed in the substantially rectangular block shape, and are comprised symmetrically up and down. The first coil 31a and the second coil 32a are each formed in a substantially rectangular tube shape.
[0013]
The permanent magnet 33 is formed in a substantially rectangular frame shape, and is provided between the coils 31 a and 32 a of both solenoids 31 and 32.
The intermediate core 34 is formed in a substantially rectangular frame shape, and is provided between the cores 31 b and 32 b of the solenoids 31 and 32 outside the permanent magnet 33.
[0014]
A space 3 a is formed in the fixed body 3 by the solenoids 31 and 32 and the permanent magnet 33. FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the peripheral portion of the mover 20 in FIG. As shown in FIG. 2, the cores 31b and 32b of both solenoids 31 and 32 are provided with inner core portions 31c and 32c located inside the coils 31a and 32a and facing the space portion 3a, respectively. Yes. Recesses 31e and 32e are formed in the center part of the end surface facing the space 3a of each inner core part 31c and 32c.
Further, the second core 32 b is installed on the cylinder head 7. A hole 32d penetrating in the axial direction (vertical direction in FIG. 1) is provided at the center of the second core 32b. The stem 22a of the engine valve 22 is slidably inserted into the hole 32d.
[0015]
As shown in FIG. 2, the 1st elastic member 4 consists of a disc spring formed with the spring board material, and has the center board part 4a and the elastic deformation part 4b. The central plate portion 4a is fixed to a recess 31e of the inner core portion 31c (see FIG. 1) of the first core 31b by a fastener 4A such as a rivet or a screw.
The first elastic member 4 is disposed between the mover 20 and the first core 31b with a predetermined clearance C1 at a neutral position of the mover 20. That is, a predetermined clearance C1 is formed between the distal end surface of the elastic deformation portion 4b in the free state of the first elastic member 4 and the upper surface of the mover 20 in the neutral position.
[0016]
Similarly to the first elastic member 4, the second elastic member 5 is composed of a disc spring formed of a spring plate material, and has a central plate portion 5a and an elastic deformation portion 5b. The central plate portion 5a is fixed to the recess 32e of the inner core portion 32c of the second core 32b by a fastener 5A such as a rivet or a screw. The fastener 5A has a hollow portion, and a stem 22a of the engine valve 22 is slidably passed through the hollow portion.
The second elastic member 5 is disposed between the movable element 20 and the second core 32b with a predetermined clearance C2 at a neutral position of the movable element 20. That is, a predetermined clearance C2 is formed between the distal end surface of the elastic deformation portion 5b in the free state of the second elastic member 5 and the lower surface of the mover 20 in the neutral position. The clearances C1 and C2 are set to have the same dimensions, for example.
[0017]
Next, the operation of the electromagnetic actuator 1 will be described. When the engine key (not shown) of the engine is off, the mover 20 is held in the neutral position by the magnetic force of the permanent magnet 33 (see FIG. 1).
[0018]
From this state (see FIG. 1), when the engine key is turned on, the coil 31a of the first solenoid 31 is energized. Accordingly, the magnetic force of the permanent magnet 33 is canceled by the attractive force generated in the first solenoid 31, and the mover 20 is moved to the plus side (upward in FIG. 1). During this movement, the mover 20 moves without being decelerated until the clearance C1 (see FIG. 2) between the first elastic member 4 and the movable body 2 becomes zero (0).
[0019]
Then, after the mover 20 comes into contact with the first elastic member 4 (specifically, the elastically deformable portion 4b, see FIG. 2), the elastically deformable portion 4b is compressed using elastic deformation, and the mover 20 By decelerating the moving speed, the impact due to the collision of the mover 20 against the inner core portion 31c of the first core 31b at the plus stroke end of the mover 20 is reduced. As shown in FIG. 3, when the mover 20 reaches the stroke end on the plus side, the engine valve 22 is completely closed, so that energization to the coil 31a of the first solenoid 31 is stopped. At the plus stroke end of the mover 20, the first elastic member 4 is housed in the recess 31e (see FIG. 2) of the inner core portion 31c of the first core 31b. On the other hand, the mover 20 comes into surface contact.
[0020]
In order to open the engine valve 22 from this state, the coil 31a of the first solenoid 31 is energized in the opposite direction to that when the engine valve 22 is closed. Accordingly, the mover 20 is moved to the neutral position by the attractive force generated in the first solenoid 31, the elastic restoring force of the first elastic member 4, and the magnetic force of the permanent magnet 33 (see FIG. 1).
Further, the energization of the coil 31a of the first solenoid 31 is stopped, and the coil 32a of the second solenoid 32 is energized. Thereby, the magnetic force of the permanent magnet 33 is canceled by the attractive force generated in the second solenoid 32, and the mover 20 is moved to the minus side (downward in FIG. 1). During this movement, the mover 20 moves without being decelerated until the clearance C2 (see FIG. 2) between the second elastic member 5 and the movable body 2 becomes zero (0).
[0021]
Then, after the mover 20 comes into contact with the second elastic member 5 (specifically, the elastically deformable portion 5b, see FIG. 2), the elastically deformable portion 5b is compressed using elastic deformation, and the mover 20 By decelerating the moving speed, the impact caused by the collision of the movable element 20 against the inner core portion 32c of the second core 32b at the negative stroke end of the movable element 20 is alleviated. As shown in FIG. 4, when the mover 20 reaches the negative stroke end, the engine valve 22 is completely opened, and the energization of the coil 32 a of the second solenoid 32 is stopped. At the negative stroke end of the mover 20, the second elastic member 5 is housed in the recess 32e (see FIG. 2) of the inner core portion 32c of the second core 32b. On the other hand, the mover 20 comes into surface contact.
[0022]
In order to close the engine valve 22 again from this state, the coil 32a of the second solenoid 32 is energized in the opposite direction to that when the engine valve 22 is opened. Thereby, the mover 20 is moved to the neutral position by the attractive force generated in the second solenoid 32, the elastic restoring force of the second elastic member 5, and the magnetic force of the permanent magnet 33 (see FIG. 1).
Further, the energization of the coil 32a of the second solenoid 32 is stopped and the coil 31a of the first solenoid 31 is energized, so that the engine valve 22 is closed as described above. By repeating this, the engine valve 22 is opened and closed.
[0023]
As described above, by controlling the energization of the coil 31a of the first solenoid 31 and the coil 32a of the second solenoid 32, the mover 20 is moved on the plus side or the minus side from the neutral position, and consequently the engine valve 22 is used. Is controlled to open and close.
[0024]
According to the electromagnetic actuator 1 described above, the first elastic member 4 is disposed between the movable body 2 and the inner core portion 31c of the first core 31b with a predetermined clearance C1 (see FIG. 2). Thereby, as described above, the mover 20 is not decelerated until the clearance C1 becomes zero (0). Therefore, the timing of decelerating the mover 20 when the engine valve 22 is closed is delayed, and the moving speed of the mover 20 is increased, whereby the responsiveness can be improved.
[0025]
Further, the second elastic member 5 is disposed with a predetermined clearance C2 (see FIG. 2) between the movable body 2 and the inner core portion 32c of the second core 32b. Thereby, as described above, the movable element 20 is not decelerated until the clearance C2 becomes zero (0). Therefore, the time to decelerate the mover 20 when the engine valve 22 is opened is delayed, and the moving speed of the mover 20 is increased, so that the responsiveness can be improved.
[0026]
FIG. 5 shows an example of a characteristic diagram showing the relationship between the lift amount of the mover and the elastic force of both elastic members. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the lift amount (mm), and the vertical axis indicates the elastic force (kgf) of the elastic member. The characteristic line of the first elastic member 4 (see FIG. 1) of the present embodiment is represented by a line A, and the characteristic line of the second elastic member 5 (see FIG. 1) is represented by a line B. . As is apparent from the characteristic lines A and B, according to the present embodiment, the responsiveness can be improved by delaying the timing for decelerating the mover 20 during the movement accompanying the opening and closing of the engine valve 22. .
[0027]
Further, the first elastic member 4 is fixed to the first core 31b, and the second elastic member 5 is fixed to the first core 31b (see FIG. 1). Thereby, it can avoid that the weight of the movable body 2 increases with the 1st elastic member 4 and the 2nd elastic member 5, and can prevent a deterioration in responsiveness.
[0028]
Further, since the first elastic member 4 and the second elastic member 5 (see FIG. 2) are each formed of a spring plate material, the elastic members 4 and 5 can be easily formed.
[0029]
In addition, since the volume of the first elastic member 4 (see FIG. 1) is smaller than that of the conventional coil spring (see reference numeral 104 in FIG. 10), the magnetic path area is increased by the smaller volume. can do.
[0030]
[Embodiment 2]
A second embodiment of the present invention will be described. 6 is a cross-sectional view of the electromagnetic actuator 1, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 6, FIG. 8 is a cross-sectional view equivalent to FIG. 7 with the engine valve 22 of the electromagnetic actuator 1 closed, and FIG. It is sectional drawing according to FIG. 7 of the state which opened the valve | bulb 22. In the second embodiment, the first elastic member 4 and the second elastic member 5 of the first embodiment are replaced with a first elastic member (reference numeral 41) and a second elastic member (reference numeral 51). Therefore, the changed part will be described in detail, and a duplicate description will be omitted.
[0031]
As shown in FIGS. 6 and 7, the first elastic member 41 is a curved leaf spring formed of an elongated spring leaf material. The center portion of the first elastic member 41 is fixed to the recess 31e of the inner core portion 31c of the first core 31b by the fastener 4A. When the mover 20 is moved to the positive stroke end (upward in FIG. 6), that is, when the engine valve 22 (see FIG. 6) is closed (see FIG. 8), the first elastic member 41 is elastic. It is compressed using deformation.
[0032]
As shown in FIGS. 6 and 7, the second elastic member 51 is made of a leaf spring similar to the first elastic member 41. The center part of the second elastic member 51 is fixed to the recess 32e of the inner core part 32c of the second core 32b by the fastener 5A. When the mover 20 is moved to the negative stroke end (downward in FIG. 6), that is, when the engine valve 22 (see FIG. 6) is opened (see FIG. 9), the second elastic member 51 is elastic. It is compressed using deformation.
[0033]
The above-described electromagnetic actuator 1 (see FIG. 6) can provide the same operational effects as those of the first embodiment.
[0034]
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be modified without departing from the gist of the present invention. For example, in the first and second embodiments, the electromagnetic actuator 1 used in the engine valve driving device has been described. However, the electromagnetic actuator 1 of the present invention can be used as a driving source for various components other than the engine valve 22. . Moreover, although clearance C1, C2 (refer FIG. 2) concerning the 1st elastic member 4 and / or the 2nd elastic member 5 was made into the same dimension, you may set to a different dimension. Further, each elastic member 4, 5 can be provided with accessories such as a part for attachment and a part for contact with the movable element 20. Further, although the electromagnetic actuator 1 using the permanent magnet 33 has been described, the permanent magnet 33 may be omitted.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the electromagnetic actuator of the present invention, it is possible to improve the responsiveness by delaying the time for decelerating the mover and increasing the moving speed of the mover.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an electromagnetic actuator used in an engine valve driving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where an engine valve of an electromagnetic actuator is closed.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where an engine valve of an electromagnetic actuator is opened.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the lift amount of the mover and the elastic force of the elastic member.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an electromagnetic actuator used in an engine valve driving apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view similar to FIG. 7, showing the operating state of the electromagnetic actuator.
9 is a cross-sectional view similar to FIG. 7, showing the operating state of the electromagnetic actuator.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a conventional electromagnetic actuator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electromagnetic actuator 2 Movable body 3 Fixed body 4,41 1st elastic member 5,51 2nd elastic member 20 Movable element 22 Engine valve (operation member)
31 First solenoid 32 Second solenoid C1, C2 Clearance

Claims

A movable body, a fixed body, a first elastic member, and a second elastic member ;
The movable body has a movable element made of an armature , and an operating member connected to the movable element ,
The fixed body includes a first solenoid that moves the mover on the plus side from the neutral position, and a second solenoid that moves the mover on the minus side,
Said first elastic member, compared between the opposite end surfaces of the movable body in the plus side and the fixed body, compressible so disposed by utilizing the elastic deformation at the time of movement in the positive side of the mover,
The second elastic member is provided between the movable body and the fixed body on the negative side so as to be compressible by using elastic deformation when the movable element moves to the negative side. Because
Each of the first elastic member and the second elastic member is a spring plate material, and is formed so as to be symmetrical with the movable element in between.
The first elastic member is disposed on the fixed body in a state in which a predetermined clearance is formed with respect to the end surface of the mover in the neutral position on the plus side,
The electromagnetic actuator, wherein the second elastic member is disposed on the fixed body in a state in which a predetermined clearance is formed with respect to an end face of the mover in a neutral position on the minus side .

The electromagnetic actuator according to claim 1,
The fixed body has a recess formed at the stroke end of the mover on the plus side to accommodate the first elastic member so as to allow the surface of the mover to come into contact with the fixed body. An electromagnetic actuator characterized in that, at the stroke end of the movable element, a recess is formed that allows the movable element to come into surface contact with the fixed body by accommodating the second elastic member .