JP3831104B2 - 吸排気弁の電磁駆動装置 - Google Patents
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Description
【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号公報等に記載されているものが知られている。
【0003】
図16に基づいて概略を説明すれば、機関のシリンダヘッド1に摺動自在に設けられた吸気弁2と、吸気弁2を開閉駆動する電磁駆動機構3とを備えている。
【0004】
前記吸気弁2は、吸気ポート4の開口端を開閉する傘部2aと、該傘部2aの上端部に一体に設けられたバルブステム2bとを有している。
【0005】
前記電磁駆動機構3は、シリンダヘッド1上に固定されたケーシング5内に挿通されたバルブステム2bの上端部に円板状のアーマチュア6が固定されていると共に、ケーシング5の内部上下位置に前記アーマチュア6を吸引して吸気弁2を開閉作動させる閉弁用電磁石7及び開弁用電磁石8が配置されている。
【0006】
また、ケーシング5の上壁とアーマチュア6の上面との間には、吸気弁2を開方向へ付勢する開弁側スプリング9が弾持され、一方、シリンダヘッド1上面のシート溝底面とアーマチュア6の下面との間には、吸気弁2を閉方向へ付勢する閉弁側スプリング10が弾持されている。さらに、前記各電磁石7,8は、夫々のコイルに増幅器11を介して電子制御ユニット12からの制御電流が出力されるようになっている。
【0007】
この電子制御ユニット12は、機関回転数センサ13や閉弁用電磁石7の温度検出センサ14からの検出信号に基づいて両電磁石7,8の通電量を制御するようになっている。なお、図中15は電源である。
【0008】
そして、前記2つのスプリング9,10のばね力と2つの電磁石7,8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ことによって吸気弁2を開閉駆動させるようになっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電磁駆動装置にあっては、吸気弁2の開閉時に各電磁石7,8の電磁吸引力が、該吸引力に対抗する各スプリング9,10のばね力よりも増大してしまうため、閉弁時には傘部2aがバルブシート4aに激しく衝突し、また開弁時にはアーマチュア6が開弁用電磁石8に衝突してしまうおそれがある。
【0010】
すなわち、図17A,Bに基づいて各電磁石7,8の吸引力増加原理を説明すれば、図17Bは、吸気弁2開閉時の電磁吸引力特性とスプリング9,10のばね力特性を示しており、まず、閉弁時に閉弁用電磁石7の吸引力にアーマチュア6が上方に吸引される。よって、吸気弁2が上方へ摺動すると、閉弁側スプリング10が伸長される一方、開弁側スプリング9が圧縮されてばね力が増大し、ばね力が蓄えられる。
【0011】
次に、開弁時には、閉弁用電磁石7にOFF信号(非通電信号)が出力される一方、開弁用電磁石8にON信号(通電信号)が出力され、アーマチュア6が下方へ吸引され、吸気弁2が下方へ摺動すると、開弁側スプリング9が伸長されて閉弁側スプリング10が圧縮されてばね力が増大しばね力が蓄えられる。
【0012】
したがって、閉弁時及び開弁時には開弁側,閉弁側の各コイルスプリング9,10の増大したばね力で吸気弁2の摺動速度が減速させられるが、かかる開,閉切換時には圧縮及び伸長したばね反力に加えて吸引側の電磁石7,8の吸引力が急激に増加する。つまり、各電磁石7,8の電磁吸引力は、アーマチュア6と電磁石7,8の各固定コア7a,8aとの間の距離のほぼ2乗に反比例して増大する。したがって、かかる増大した吸引力が各スプリング9,10の圧縮,伸長側の合成ばね力に打ち勝ってアーマチュア6を十分に減速させることなく、上方あるいは下方向へ急激に移動させる。したがって、吸気弁2は、図17Aに示すように、最大開時と閉時に急激なリフト,ダウン変化し、この結果、閉時には傘部2aがバルブシート4aに衝突し、開時にはアーマチュア6が開弁用電磁石8に衝突して、夫々大きな打音を発生させると共に、アーマチュア6やバルブシート4a等の摩耗や破損を惹起するおそれがある。
【0013】
また、従来の装置では、吸気弁2の傘部2aをバルブシート4aに対して適切な面圧で付勢するため、閉弁用電磁石7の吸引力と開弁側スプリング9のばね力とを適度にバランスさせる必要があるが、各スプリング9,10の経時変化によるヘタリやバルブステム2bの熱膨張、及びバルブシート4aの摩耗等に起因してアーマチュア6と電磁石7の固定コア7aのギャップ変化が生じて電磁力が大きく変化してしまう。この結果、十分な閉弁保持力が得られず、傘部2aとバルブシート4aとの間にクリアランスが発生してシール性が失われたり、またはシート部に異物が堆積しやすくなって、バルブの放熱性が悪化してバルブの溶損などを招くおそれがある。
【0014】
さらに、従来例にあっては、装置をシリンダヘッド1上に組み付けるには、まず吸気弁2をシリンダヘッド1下方から挿入して、バルブステム2b上端部に、開弁用電磁石8を取り付けた後、該バルブステム2bにアーマチュア6を固定しなければならない。つまり、シリンダヘッド1上で電磁駆動機構3を組み付けなければならないため、その組み付け作業が煩雑となる。特に、かかる組み付け中に前記のように適正な閉弁保持力を得るためにアーマチュア6の上限,下限位置の正確な調整が要求されるため、さらに組み付け作業能率が低下するおそれがある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来装置の課題に鑑みて案出されたもので、請求項1記載の発明は、機関の吸排気弁に連係するアーマチュアと、該アーマチュアを吸引して前記吸排気弁を開作動及び閉作動させる開弁用,閉弁用の電磁石と、前記吸排気弁を閉方向及び開方向へ付勢して中立位置に保持する開弁側,閉弁用のばね部材とを備えた吸排気弁の電磁駆動装置において、前記吸排気弁のステムエンドに設けられたバルブリフターと前記アーマチュアの中央に設けられてバルブリフターに対向配置されたタペットとの間に、吸排気弁の開閉駆動力を伝達する伝達カムを介装し、該伝達カムは、少なくとも前記バルブリフターに当接するカム面を有し、該カム面のカムプロフィールにしたがって、前記バルブリフターを介して前記吸排気弁を開閉駆動することを特徴としている。
【0016】
請求項2記載の発明は、前記伝達カムが、前記バルブリフターに当接する円弧凸状の第1カム面と、前記タペットに当接する円弧凸状の第2カム面とを有し、一端部を支点として揺動自在に設けられていることを特徴としている。
【0017】
請求項3記載の発明によれば、前記伝達カムの第2カム面の長さを第1カム面よりも短く形成して、伝達カムの揺動により得られる前記タペットのリフト量を前記バルブリフターのリフト量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記載の発明によれば、前記閉弁側ばね部材をバルブリフターとシリンダヘッドとの間に弾装すると共に、前記伝達カムの一端部を回動自在に支持するカム支軸に、吸排気弁のバルブクリアランスを零調整するラッシアジャスタをアームを介して連係させたことを特徴としている。
【0019】
請求項5記載の発明は、前記吸排気弁の弁軸の軸心と前記タペットのタペット支軸の軸心を、機関巾方向へオフセット配置したことを特徴としている。
【0020】
請求項6記載の発明は、前記アーマチュアと電磁石及びタペットとを備えた電磁駆動機構と、伝達カムとラッシアジャスタとを備えた伝達機構とを同一のケーシング内に収納保持すると共に、該ケーシングを、シリンダヘッド上に固定したことを特徴としている。
【0021】
請求項7記載の発明は、前記閉弁側ばね部材をバルブリフターとシリンダヘッドとの間に弾装すると共に、前記バルブリフターの内部に、吸排気弁のバルブクリアランスを零調整するラッシアジャスタを設けたことを特徴としている。
【0022】
請求項8記載の発明は、前記伝達カムが収納されるケーシングの内面に一対のボス部を対向して設けると共に、前記伝達カムを前記両ボス部間に設けられたカム支軸を支点として上下方向へ回動自在に設けたことを特徴としている。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1〜図4は本発明の吸排気弁の電磁駆動装置を吸気側に適用した第1の実施形態を示し、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と電磁駆動機構24との間に介装された伝達機構25とを備えている。
【0024】
前記吸気弁23は、燃焼室に臨む吸気ポート22開口端の環状バルブシート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バルブガイド26を介してシリンダヘッド21内を摺動する弁軸であるバルブステム23bとを備え、該バルブステム23bのエンド部に有蓋円筒上のバルブリフター27がシリンダヘッド21の保持孔21a内を摺動自在に設けられている。また、この吸気弁23は、バルブステム23bのステムエンドに固定されたコッタと保持孔21a底面との間に弾装された閉弁用スプリング28のばね力で閉方向に付勢されている。尚、前記保持孔21aの下部にはエア抜き孔21bが貫通形成されている。
【0025】
前記電磁駆動機構24は、シリンダヘッド21上に設けられたケーシング29と、該ケーシング29内に上下動自在に収納された円板状のアーマチュア30と、ケーシング29内のアーマチュア30を挟んだ上下位置に固定された上側の閉弁用電磁石31及び下側の開弁用電磁石32と、アーマチュア30などを介して吸気弁23を開方向に付勢する開弁側スプリング33とを備えている。
【0026】
前記ケーシング29は、図1及び図2に示すように、シリンダヘッド21上に4本のビス34で固定された金属製の本体29aと、該本体29aの上端一側にビス35で固定された非磁性材のカバー29bとからなり、該カバー29側の内周面に非磁性材の筒状ホルダー36が配置されている。また、この筒状ホルダー36は、開口上端に閉弁用電磁石31を保持した段差径状の非磁性材の蓋部37が固定されていると共に、下端部に開弁用電磁石32を保持した底壁36aを一体に有している。尚、前記蓋部37の中央には、エア抜き孔37aが貫通形成されている。
【0027】
前記アーマチュア30は、上下面が両電磁石31,32に対向配置され、中央には下方へ延出したタペット支軸38がナット固定されていると共に、このタペット支軸38の下端に円板状のタペット39が一体に設けられている。前記タペット支軸38は、底壁36aの中央に有する筒壁36b内に嵌挿固定された筒状ガイド部40を介して上下摺動自在に支持されている。さらに、前記タペット支軸38は、その軸心Xが吸気弁23のバルブステム23bの軸心Yと所定量だけ機関巾方向へオフセット配置されている。
【0028】
前記開閉弁用の電磁石31,32は、固定コア31a,32aが横断面略U字形に形成され、互いにアーマチュア30を介して所定の比較的小さな隙間Sをもって対向配置され、固定コア31a,32aの内部に電磁コイル31b,32bが巻装されている。この電磁コイル31b,32bには、後述する電子制御ユニット41からの通電−非通電信号が出力されて、アーマチュア30を上方あるいは下方へ吸引あるいは吸引を解除するようになっている。
【0029】
前記開弁側スプリング33は、アーマチュア30の上面中央と蓋部37の下面との間に弾装されて、そのばね力が各電磁石31,32の消磁時には、前記閉弁側スプリング28のばね力とバランスしてアーマチュア30を両電磁石31,32のほぼ平衝中立位置に保持するようになっており、その状態で吸気弁23は閉弁位置及び開弁位置のほぼ中間位置に保持される。
【0030】
前記電子制御ユニット41は、機関のクランク角センサ42,機関回転数センサ43,閉弁用電磁石31の温度を検出する温度検出センサ44及び機関負荷を検出するエアフローメータ45からの夫々の検出値に基づいて、閉弁用,開弁用電磁石31,32に通電−非通電を相対的に繰り返し出力している。ここで、前記クランク角センサ42からの回転角検出値は、吸気弁23の開閉タイミングをクランクシャフトの回転と同期制御するためのものであり、機関回転数検出センサ43からの検出値つまりクランクシャフトの回転数の検出値は、該回転数によって変化する各電磁石31,32の吸引許容時間に対処するために利用され、さらに、温度センサ44の検出値は、温度上昇による閉弁用電磁石31の電磁コイル31bの通電抵抗増大に対処するためのものである。また、エアフローメータ45による機関負荷検出値は、機関回転数検出値とともに吸気弁23の開閉タイミングを最適に制御するために利用するものである。
【0031】
そして、前記伝達機構25は、ケーシング29の本体29a内部一側に配置され、バルブリフター27とタペット39との間に挾持状態に介装された伝達カム46と、該伝達カム46を介して吸気弁23のバルブクリアランスを零調整する油圧ラッシアジャスタ47と、該油圧ラッシアジャスタ47の作動を伝達カム46に伝達するアーム48とを備えている。
【0032】
前記伝達カム46は、図1及び図5に示すように正面横し字状を呈し、一端側の円弧状ベース部49に有する軸孔46aに挿通したカム支軸50を支点として上下に揺動自在に設けられ、バルブリフター27の上面に当接する下面が円弧凸状の第1カム面51として構成されている一方、タペット39の下面に当接する上面が円弧凸状の第2カム面52として構成されている。前記第1カム面51は、図5に示すように第2カム面52よりも前後方向に延出されて面積が大きく設定され、ベース部49側の第1ランプ部51aが緩やかな円弧面に形成されていると共に、先端側の第1リフト部51bが第1ランプ部51aの曲率より大きな円弧面に形成されている。一方、第2カム面52は、ベース部49側の第2ランプ部52aが緩やかな円弧面に形成されていると共に、先端側の第2リフト部52bが第2ランプ部52aの曲率より大きな円弧面に形成されている。
【0033】
前記アーム48は、ケーシング29の狭巾壁に両端部が保持されたアーム支軸53を支点としてシーソ状に揺動自在に支持され、伝達カム46側の二又状の一端部48a,48aに前記カム支軸50の両端部が挿通支持されていると共に、その間に伝達カム46のベース部49が摺動自在に嵌入している一方、ヘラ状の他端部48bの上面にラッシアジャスタ47の後述するボディ47a頭部が当接配置されている。
【0034】
前記ラッシアジャスタ47は、図1に示すように構成され、ケーシング本体29aの内部一側に有するほぼ円筒状の隔壁29c内に有底筒状のボディ47aが上下に摺動自在に設けられていると共に、該ボディ47aの内周には内部にリザーバ47bを有する筒状のプランジャ47cが設けられ、さらに、このプランジャ47cの下端部にはボディ47aの頭部内の高圧室47dとリザーバ47bとを連通する連通孔47eが形成されている。また、高圧室47d内には、連通孔47eをスプリング等を介して開閉するチェックボール47fが設けられている。さらに、リザーバ47b内には、ケーシング本体29aの一部周壁内に上下方向に沿って形成された油孔54を介してオイルギャラリ55から潤滑油が供給されるようになっている。そして、アーム48の他端部48bがわずかに下降すると、リザーバ47b内の油圧がチェックボール47fを押し開いて高圧室47dに流入してボディ47aを下降させて隙間を吸収して、伝達カム46とバルブリフター27及びタペット39との間の隙間を常時零調整するようになっている。尚、前記オイルギャラリ55には、図外のオイルポンプから潤滑油が導入されており、また、ラッシアジャスタ47からリークした潤滑油は、隔壁29cとホルダー36に貫通形成された油孔56及び筒壁36bとガイド部40に形成された油孔57を通ってタペット支軸38とガイド部40との間に供給されて潤滑用に供される。
【0035】
以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず機関停止時には、両電磁石31,32の各電磁コイル31b,32bに電子制御ユニット41から通電信号が出力されず、非通電状態となっている。このため、アーマチュア30は、図1に示すように、両スプリング28,33の相対的なばね力によって隙間S内のほぼ平衝中立位置に保持され、したがって、吸気弁23もバルブシート22aから若干離れた中立位置になっている。この時点での伝達カム46は、第1カム面51の第1ランプ部51aがバルブリフター27の上面に、第2カム面52の第2リフト52bがタペット39の下面にそれぞれ当接している。
【0036】
機関が始動されて、電子制御ユニット41から開弁用電磁石32の電磁コイル32bに通電信号が出力されると、図3に示すようにアーマチュア30が該電磁石32に吸引され、かつ開弁側スプリング33のばね力によって下降して、タペット39が伝達カム46を下方へ押圧する。これによって、該伝達カム46はカム支軸50を支点として下方へ回動して、第2カム面52の第1ランプ部52aがタペット39に転接しつつ、第1カム面51の第1リフト部51bでバルブリフター27の上面を押圧し、閉弁側スプリング28のばね力に抗して吸気弁23を下降、つまり開弁させる。
【0037】
一方、吸気弁23の閉時には、開弁用電磁石32への通電が遮断され、閉弁用電磁石31の電磁コイル31bに通電されるため、図4に示すようにアーマチュア30が該電磁石31に吸引されて上昇し、同時に閉弁側スプリング28のばね力によってバルブリフター27を上昇させて伝達カム46を上方へ押圧する。これによって、伝達カム46は、上方へ回動して第1カム面51の第1ランプ部51aがバルブリフター27の上面を転接しつつ第2カム面52の第2リフト部52bがタペット39を上方へ押圧する。これによって、吸気弁23は開弁側スプリング33のばね力に抗して上昇し、傘部23aがバルブシート22aに着座して閉弁する。
【0038】
ここで、図6A,Bに基づいて吸気弁23の開閉時の各電磁石31,32の吸引力特性及び各スプリング28,33のばね力特性を考察すると、図中横軸はアーマチュア30の変位を示し、この変位特性は伝達カム46の第1,第2カム面51,52のプロフィールによって吸気弁23の開閉リフト特性の約1/2になっている。このため、吸気弁23に伝達される両電磁石31,32の電磁吸引力は、伝達カム46のテコ比によって約1/2となり、その分、両電磁吸引力を増大させる必要がある。しかし、電磁吸引力特性は、前述したようにアーマチュア30と各電磁石31,32の固定コア31a,32aとの間の距離の2乗にほぼ反比例する特性となり、約4倍の吸引力となるため、伝達カム46のテコ比によりアーマチュア30のストローク量を減少させることは、より大きな電磁吸引力を得やすくなり、電磁石31,32の有効な使用が可能になる。
【0039】
また、本実施形態にあっては、図6Aに示すように吸気弁23の開閉ストロークの終端域(丸破線)では緩やかな作動特性が得られる。吸気弁23の閉弁時を例に取って具体的に説明すれば、開閉弁側スプリング33,28の伝達カム46に対する開閉方向の付勢力は吸気弁23の開閉ストロークの終端域では、それぞれほぼ零に近くなる。
【0040】
すなわち、例えば吸気弁23の閉作動時には、電磁吸引力と閉弁側スプリング28のばね力とによってバルブリフター27が上昇するに連れて伝達カム46との当接点は図7に示すように第1ランプ51aの第1リフト部51a側の一端からベース部49側の他端部に転移する。このため、閉弁側スプリング28のばね力がバルブリフター27を介して伝達カム46に伝達されるモーメントは零に近づき、したがって、伝達カム46からタペット39,アーマチュア30に伝達される閉弁側スプリング28のばね力は零に近づくことになる。そして、かかる特異な作用は開弁時にも生じる。
【0041】
したがって、基本的に伝達カム46の第1,第2ランプ部51a,52aで機械的にバルブリフター27の急激な動き(特に吸気弁閉時)及びアーマチュア30の急激な動き(特に吸気弁開時)を抑制することが可能になり、この結果、吸気弁23は、開閉ストロークの終端域でなだらかな作動特性が得られる。要するに、伝達カム46が開閉側スプリング33,28と各電磁石31,32の吸引力によって揺動し、回転モーメントが作用することによって制御力が大きくなり、緩衝作用が得られるのである。
【0042】
しかも、両スプリング28,33のアーマチュアに作用するばね合力は、図6Bに示すようにアーマチュア30の上限,下限付近からそれぞれ急激に増大する特性となり、この増大特性がそれぞれ吸気弁23の開時及び閉時の終端域の制動力として有効に作用する。
【0043】
したがって、吸気弁23は、図6A(特に丸破線)に示すように開閉作動時に安定した緩衝作用が得られる。この結果、傘部23aとバルブシート22a及びアーマチュア30と開弁電磁石32との激しい衝突が回避され、打音や摩耗あるいは破損等の発生が防止される。
【0044】
尚、吸気弁23の閉時に、アーマチュア30が上昇し終わり、閉弁用電磁石31に接近するときは、伝達カム46からタペット39が一時的に離間するおそれがあるため、伝達カム46のプロフィールによる動きの規制が不十分になる可能性もあるが、前述のように両スプリング28,33のばね合力が増大するため、アーマチュア30の閉弁用電磁石31への衝突を回避できる。
【0045】
また、本実施形態では、電磁駆動機構24と吸気弁23とは別体に設けられ、伝達カム46がバルブリフター27を押し下げていない時(閉弁時)は、吸気弁23は閉弁用スプリング28のばね力によって安定かつ確実に閉弁方向に付勢することができ、しかも、油圧ラッシアジャスタ47によって伝達カム46と吸気弁23のバルブステム23bとの間の隙間が常時零調整されるため、常に傘部23aとバルブシート22aとの確実な密着性が得られる。つまり、吸気弁23の熱膨張やバルブシート22aの摩耗等によるバルブリフター27の上昇変位を油圧ラッシアジャスタ47が吸収するためである。尚、伝達カム46は、油圧ラッシアジャスタ47のボディ47a頭部に対しアーム48を介して常に押し上げ力が作用するような外形状に形成されている。つまり、伝達カム46は、第2リフト部52bが第1リフト部51bに対して拡開形状に形成され、該第2リフト部52b側がタペット39に押圧された形になることにより、カム支軸50が下方へ押圧されるため、アーム48の他端部48bは常に上方に押圧力が作用してボディ47aを押し上げている。
【0046】
さらに、吸気弁23やバルブリフター27及び閉弁側スプリング28の配置構成は、従来から採用されているカムシャフト式の動弁構造と同じであるから、これらのシリンダヘッド21への組み付けが容易になると共に、電磁駆動機構24と伝達機構25がケーシング29内に一体的に取り付けられ、これらを予めユニット化した上で、シリンダヘッド21上に組み付けることができるため、従来のようにシリンダヘッド上での細かな組み付け作業が不要となり、装置全体の機関への搭載性(組付作業性)が良好になる。
【0047】
図8は本発明の第2の実施形態を示し、伝達カム46の支持構造とラッシアジャスタ71の配置及び構造を変更したものである。
【0048】
すなわち、ケーシング29は、図8及び図9に示すようにシリンダヘッド21上に4本のビス34で固定された金属製の本体29aがその上端に固定された非磁性材の筒状カバー29bと最大外径がほぼ同一の横断面菱形状に形成されていると共に、該本体29aのほぼ対向した内周面下部に中心方向へ突出した左右一対の横U字形のボス部29c,29cが対向して設けられている。
【0049】
また、伝達カム46は、第1の実施形態のものと同一形状であって、バルブリフター27の上面に当接する下面が円弧凸状の第1カム面51として構成され、タペット39の下面に当接する上面が円弧凸状の第2のカム面52として構成されている。また、伝達カム46の一端側の円弧状ベース部49は、前記両ボス部29c,29c間に介装されていると共に、両端部70a,70bがボス部29c,29cに固定されたカム軸70を支点として他端部側が上下方向へ回動自在に設けられている。
【0050】
さらに、前記バルブリフター27の内部には、吸気弁23のバルブクリアランスを零に調整する油圧ラッシアジャスタ71が設けられている。この油圧ラッシアジャスタ71は、図10に示すように一般的なものであって、バルブリフター27のほぼ中央に設けられた筒状隔壁71aの内周面に摺動自在に設けられた有底円筒状のプランジャ71bと、該プランジャ71bの内側に配置され、上端部がバルブリフター27の上壁27a下面に有するプランジャヘッド71cに固定されたプランジャシート71dと、該プランジャシート71d内のリザーバ室71eと、プランジャ71b底部内の高圧室71fとを備え、該高圧室71fとリザーバ室71eとの連通孔71gが、スプリング71sによって閉方向へ付勢されたチェックボール71iによって開閉されるようになっている。また、リザーバ室71e内には、バルブリフター27上部内の油溜り室72及びバルブリフター27側壁の通孔27bを介してオイルメインギャラリ55から油圧が常時供給されるようになっている。さらに、プランジャ71bの底壁中央に吸気弁23のバルブステム23b上端が当接している。そして、吸気弁23が閉じ、伝達カム46がそのベース部49でバルブリフター27の上面と当接する状態にある時で、該当接面の摩耗や高圧室71fからの油圧のリークなどによりベース部49とリフタ上面との間に隙間を有する場合、スプリング71hによりプランジャ71dおよびリフタ上壁27aが押し上げられ、高圧室71fにはチェックボール71iを介して油が流入するので、ベース部とリフタ上面との隙間を吸収され伝達カム46とバルブリフター27との間の隙間が常時零調整されるようになっている。尚、他の構成は第1の実施形態と同様である。
【0051】
したがって、この実施形態によれば、機関停止時には、図8に示すようにアーマチュア30は両スプリング28,33の相対的なばね力によって中立位置に保持され、したがって、吸気弁23もバルブシート22aから若干離れた中立位置になっている。この時点での伝達カム46は、第1カム面51の第1リフト部51bがバルブリフター27の上面に当接し、第2カム面52のリフトがタペット39の下面に当接している。
【0052】
機関始動後の吸気弁23の開時には、図11に示すように逆に開弁用電磁石32の電磁コイル32bへの通電に伴いアーマチュア30が該電磁石32に吸引され、かつ開弁側スプリング33のばね力によって下降して、タペット39が伝達カム46を押し下げる。したがって、該伝達カム46は、カム支軸70を支点として下方(時計方向)へ回動して、第1カム面51の第1リフト部51bでバルブリフター27の上面を押圧し、閉弁側スプリング28のばね力に抗して吸気弁23を開弁させる。
【0053】
機関始動後の吸気弁23の閉時には、図12に示すように閉弁用電磁石31の電磁コイル31bへの通電に伴い、アーマチュア30が電磁石31に吸引されると共に、閉弁側スプリング28のばね力によって伝達カム46は上方(反時計方向)へ回動して第1カム面51の第1ランプ部51a全体がバルブリフター27の上面に転接しつつ第2カム面52の第2リフト部52bがタペット39を上方へ押圧する。これによって、吸気弁23は、開弁側スプリング33のばね力に抗して上昇し、傘部23aがバルブシート22aに着座して閉弁する。
【0054】
したがって、第1実施形態と同様に伝達カム46によって吸気弁23の開閉時の緩衝作用が得られる。
【0055】
しかも、この実施形態では、ラッシアジャスタ71をケーシング29内ではなく、バルブリフター27の内部に設けたため、ケーシング本体29aの外径を十分に小さくすることができる。この結果、電磁駆動機構24と伝達機構25との組み付け性が良好になると共に、装置全体のコンパクト化が図れる。
【0056】
さらに、伝達カム46は、ベース部49がケーシング本体29aの両ボス部29c,29c間にカム支軸70によって安定かつ確実に支持されるため、上下方向の回動も常時安定した状態となり、この結果、電磁石31,32とアーマチュア30との間の隙間Sの調整が容易になる。
【0057】
図13〜図15は本発明の第3の実施形態を示し、1気筒当たり2つの吸気弁23,23と2つの排気弁63,63を備えたもの夫々に適用したものである。すなわち、本発明はバルブステム23b,63bの軸心Yとアーマチュア30のタペット支軸68の軸Xとを機関巾方向へ互いにオフセット配置しているため、かかる4弁型機関に適用するについても、各電磁駆動機構24,24、64,64を機関巾方向に配置することにより、比較的大径な電磁石31,32、61,62でも容易に配置することが可能になるのである。尚、電磁石31,32、61,62を大径化することにより電磁力を高めることができので、機関の高速化に対応できる。
【0058】
また、図14に示すように左右の閉弁用電磁石31,61を傾けて上側を互いに若干離間させることにより、固定コア31a,61aを大径化することができ、電磁力をさらに大きくすることができる。この場合、吸気弁23を上方が離間するように互いに傾けても良いし、傾けなくても良いので燃焼室形状の設定自由度が得られる。
【0059】
本発明は、吸気弁側に限らず排気弁側のみに適用することも可能であり、排気弁側に適用した場合は、排気弁の開時の急激な動きを規制できることによって、燃焼ガスの急激な排出が抑制され、この結果、排気音を低減させることが可能になる。
【0060】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明に係る吸排気弁の電磁駆動装置によれば、特に伝達カムによって吸排気弁の開閉終端域における急激な開閉作動を十分に抑制できるため、傘部とバルブシート、並びにアーマチュアと閉弁用電磁石との激しい衝突が緩和される。この結果、激しい衝突打音の発生や摩耗あるいは破損等の発生が防止される。
【0061】
また、ラッシアジャスタによって吸排気弁の熱膨張などによるバルブリフター上端の上昇変位を吸収して、閉弁時に伝達カムとバルブリフターのクリアランスを常時零調整できるため、吸排気弁はほぼ閉弁用ばね部材のばね力によって閉弁方向に付勢されるため、安定した閉弁保持力が得られる。
【0062】
さらに、吸排気弁,閉弁側スプリングやバルブリフター等を電磁駆動機構とは別体とし、かつ電磁駆動機構と伝達機構とをケーシング内に一体に収納してユニット化できるため、装置のシリンダヘッドへの組み付け作業性が向上し、搭載性が良好になる。
【0063】
請求項7及び8記載の発明によれば、ラッシアジャスタをケーシングではなく、バルブリフターの内部に収納保持したことにより、ケーシングの外径を十分に小さくすることができ、電磁駆動機構と伝達機構との組み付け作業が容易になると共に、装置全体のコンパクト化が図れ、シリンダヘッドへの搭載性がさらに良好になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示す縦断面図。
【図2】図1のA−A線断面図。
【図3】開弁時の作用を示す縦断面図。
【図4】閉弁時の作用を示す縦断面図。
【図5】本実施形態に供される伝達カムの正面図。
【図6】Aは吸気弁の開閉時期特性図、Bは各電磁石の吸引力と各スプリングのばね力特性図。
【図7】伝達カムの作用説明図。
【図8】第2の実施形態を示す縦断面図。
【図9】図8のB−B線断面図。
【図10】本実施形態に供される油圧バルブリフターを示す縦断面図。
【図11】開弁時の作用を示す縦断面図
【図12】閉弁時の作用を示す縦断面図。
【図13】第3の実施形態を示す概略平面図。
【図14】本実施形態の縦断面図。
【図15】図9のC−C線断面図。
【図16】従来の装置を示す縦断面図
【図17】Aは吸気弁の開閉時期特性図、Bは各電磁石の吸引力と各スプリングのばね力特性図。
【符号の説明】
21…シリンダヘッド
22a…バルブシート
23…吸気弁
23a…傘部
23b…バルブステム
24…電磁駆動機構
25…伝達機構
27…バルブリフター
28…閉弁側スプリング
29…ケーシン
30…アーマチュア
31…閉弁用電磁石
32…開弁用電磁石
33…開弁側スプリング
38…タペット支軸
39…タペット
41…電子制御ユニット
46…伝達カム
47,71…油圧ラッシアジャスタ
48…アーム
50,70…カム支軸
51…第1カム面
52…第2カム面
Claims (8)
- 機関の吸排気弁に連係するアーマチュアと、該アーマチュアを吸引して前記吸排気弁を開作動及び閉作動させる開弁用,閉弁用の電磁石と、前記吸排気弁を閉方向及び開方向へ付勢して中立位置に保持する開弁側,閉弁用のばね部材とを備えた吸排気弁の電磁駆動装置において、
前記吸排気弁のステムエンドに設けられたバルブリフターと前記アーマチュアの中央に設けられてバルブリフターに対向配置されたタペットとの間に、吸排気弁の開閉駆動力を伝達する伝達カムを介装し、
該伝達カムは、少なくとも前記バルブリフターに当接するカム面を有し、該カム面のカムプロフィールにしたがって、前記バルブリフターを介して前記吸排気弁を開閉駆動することを特徴とする吸排気弁の電磁駆動装置。 - 前記伝達カムは、前記バルブリフターに当接する円弧凸状の第1カム面と、前記タペットに当接する円弧凸状の第2カム面とを有し、一端部を支点として揺動自在に設けられていることを特徴とする請求項1記載の吸排気弁の電磁駆動装置。
- 前記伝達カムの第2カム面の長さを第1カム面よりも短く形成して、伝達カムの揺動により得られる前記タペットのリフト量を前記バルブリフターのリフト量よりも小さく設定したことを特徴とする請求項2記載の吸排気弁の電磁駆動装置。
- 前記閉弁側ばね部材をバルブリフターとシリンダヘッドとの間に弾装すると共に、前記伝達カムの一端部を回動自在に支持するカム支軸に、吸排気弁のバルブクリアランスを零調整するラッシアジャスタをアームを介して連係させたことを特徴とする請求項2または3記載の吸排気弁の電磁駆動装置。
- 前記吸排気弁の弁軸の軸心と前記タペットのタペット支軸の軸心を、機関巾方向へオフセット配置したことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の吸排気弁の電磁駆動装置。
- 前記アーマチュアと電磁石及びタペットとを備えた電磁駆動機構と、伝達カムとラッシアジャスタとを備えた伝達機構とを同一のケーシング内に収納保持すると共に、該ケーシングを、シリンダヘッド上に固定したことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の吸排気弁の電磁駆動装置。
- 前記閉弁側ばね部材をバルブリフターとシリンダヘッドとの間に弾装すると共に、前記バルブリフターの内部に、吸排気弁のバルブクリアランスを零調整するラッシアジャスタを設けたことを特徴とする請求項2または3記載の吸排気弁の電磁駆動装置。
- 前記伝達カムが収納されるケーシングの内面に一対のボス部を対向して設けると共に、前記伝達カムを前記両ボス部間に設けられたカム支軸を支点として上下方向へ回動自在に設けたことを特徴とする請求項7記載の吸排気弁の電磁駆動装置。
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