JP4120229B2 - 電磁駆動弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気弁又は排気弁として用いられる電磁駆動弁に関し、詳しくはそれら吸気弁又は排気弁として機能する弁体を開弁側及び閉弁側に付勢する一対の気体ばねを備えた電磁駆動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電磁駆動弁としては、例えば特開平１１−９３６３０号公報のに記載されたものがある。この電磁駆動弁は、例えばその一例を図６に示すように、内燃機関のシリンダヘッド１００に凹部１１１が形成されているとともにその開口上端面が弁体１０１を開弁側に吸引する電磁石（開弁用電磁石）１５２で覆われている。そして、この凹部１１１内に閉弁用空気ばね（気体ばね）１２０及び開弁用空気ばね（気体ばね）１３０が形成されている。ここで、閉弁用空気ばね１２０は、上記凹部１１１の底面側に配置されて弁体１０１の弁軸に連結されたピストン１２２を備えている。そして、このピストン１２２と凹部１１１の下方部分とによって区画される圧力室１２３内の圧縮空気によって、同ピストン１２２に上記弁体１０１を閉弁させる方向の付勢力を付与する構造となっている。また、開弁用空気ばね１３０は、上記凹部１１１の開口部側に配置されて上記電磁石１５２の電磁力の作用するアーマチャ１５１の支持軸（アーマチャ軸１５０）に連結されたピストン１３２を備えている。そして、このピストン１３２と凹部１１１の上方部分とによって区画される圧力室１３３内の圧縮空気によって、同ピストン１３２に上記弁体１０１を開弁させる方向への付勢力を付与する構造となっている。
【０００３】
そして、上記開弁用空気ばね１３０のピストン１３２に連結されたアーマチャ軸１５０と閉弁用空気ばね１２０のピストン１２２に連結された弁軸１０２とは、これら各ピストン１２２、１３２を貫通して突出、対向するように、それぞれ対応するピストンに連結されている。これにより、これら突出、対向するアーマチャ軸１５０と弁軸１０２とによって、動力を伝達するためのタペットが構成される。すなわち、例えば開弁用空気ばね１３０の圧力室１３３が伸張する場合には、開弁用空気ばね１３０の付勢力がアーマチャ軸１５０を介して弁軸１０２へと伝達される。
【０００４】
また、上記アーマチャ１５１を挟んで上記凹部１１１を覆う電磁石１５２と対向する位置には、上記弁体１０１を閉弁方向に吸引する電磁石（閉弁用電磁石）１５３が設けられている。そして、このアーマチャ１５１が上記閉弁用電磁石１５３に吸引されると、上記開弁用空気ばね１３０のピストン１３２及びアーマチャ軸１５０が閉弁方向に付勢される。これにより、開弁用空気ばね１３０は、自身の弾性力によってそのピストン１３２及びアーマチャ軸１５０を開弁方向に付勢するようになる。このため、閉弁用電磁石１５３による吸引力が低減されると、弁軸１０２と連結される弁体１０１が開弁されることとなる。
【０００５】
一方、アーマチャ１５１が開弁用電磁石１５２に吸引されると、上記閉弁用空気ばね１２０のピストン１２２及び弁軸１０２が開弁方向に付勢される。これにより、開弁用空気ばね１２０は、自身の弾性力によってそのピストン１２２及び弁軸１０２を閉弁方向に付勢するようになる。このため、開弁用電磁石１５２による吸引力が低減されると、弁軸１０２と連結される弁体１０１が閉弁されることとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記開弁用空気ばね１３０及び閉弁用空気ばね１２０は、通常、ピストンの変位に対して同ピストンに加わる力（弾性力）が互いに等しくなるように構成されている。すなわち、開弁用空気ばね１３０と閉弁用空気ばね１２０とはそれら圧力室の内径や全長が等しくなるよう設定されている。これにより、これら一対の空気ばね１２０、１３０による弁体１０１の付勢力を、その開弁側と閉弁側とで同一のものとすることができ、ひいては、上記一対の電磁石１５２、１５３による弁体１０１の開閉駆動についてもその安定性を高めることができるようになる。
【０００７】
ただし、上記弁体１０１は、開弁時、弁体１０１自身や弁軸１０２等の慣性によってオーバーシュートする傾向にある。すなわち、上記アーマチャ１５１が開弁用電磁石１５２に着座する位置まで変位した後に、弁軸１０２がアーマチャ軸１５０から離間して更に変位する傾向がある。そして、このようなオーバーシュートが生じると、閉弁用空気ばね１２０のピストン１２２が凹部１１１底面、すなわちシリンダ底面に衝突するおそれがあり、電磁駆動弁としての信頼性の低下を招きかねない。
【０００８】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、開弁用気体ばね及び閉弁用気体ばねのとしての弾性力を略同一に設定しつつもより高い信頼性をもって弁体を開閉駆動することのできる電磁駆動弁を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１記載の発明は、アーマチャ軸に連結されたアーマチャの両面に対向して配されて該アーマチャをその軸方向に付勢する一対の電磁石と、前記アーマチャ軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体を開弁方向に付勢する開弁用気体ばねと、前記弁体の軸である弁軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して前記弁体を閉弁方向に付勢する閉弁用気体ばねとを備え、前記各電磁石による電磁力と前記各気体ばねによるばね力との協働により前記弁体を開閉駆動する電磁駆動弁において、前記開弁用気体ばねと前記閉弁用気体ばねとの各圧力室の容積、並びに各ピストンの受圧面積が等しい条件のもとで、それぞれ釣り合い位置からの前記閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を前記開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大する手段を備えることをその要旨とする。
【００１０】
上記構成では、アーマチャがその両面に対向して配された一対の電磁石によって付勢される。このため、アーマチャ及びアーマチャ軸は、少なくともこの一対の電磁石間によってその変位領域が制限される。このため、このアーマチャ軸と連結されたピストンを備える開弁用気体ばねについても、その変位領域がアーマチャ軸の変位領域によって制限されている。
【００１１】
したがって、開弁用気体ばねについては、そのピストンの変位領域を上記アーマチャ軸の変位領域よりも大きく設定しておくなら、このピストンがこれを収納するシリンダの底面に衝突するなどの問題を回避することができる。
【００１２】
これに対し、閉弁用気体ばねにおいては、そのピストンが自身の慣性等によってオーバーシュートすることが、換言すれば上記アーマチャ軸の変位領域によって規定される変位領域である本来の全開位置を超えて変位することがある。そして、このように規定された変位領域を越えて変位した場合、ピストンがこれを収納するシリンダの底面に衝突するなどの問題が生じることがある。
【００１３】
ここで、上記構成では、それぞれ釣り合い位置からの前記閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を前記開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大する手段を備える。これにより、閉弁用気体ばねのピストンのオーバーシュートに起因する衝突を回避することができる。
【００１４】
しかもこの際、開弁用気体ばねと前記閉弁用気体ばねとは、釣り合いの位置において各圧力室の容積、並びに各ピストンの受圧面積が等しく設定される。これにより、これら一対の気体ばねは、釣り合いの位置からのピストンの変位に対してピストンの受圧面に加わる力（弾性力）が互いに等しくなる。したがって、上記構成によれば、開弁用気体ばね及び閉弁用気体ばねの弾性力を略同一に設定しつつもその信頼性を好適に維持することができるようになる。
【００１５】
なお、ここで、ピストン受圧面とは、気体ばねの圧力室の圧縮気体によってピストン変位方向に圧力が加わる気体ばねの可動部の面のことをいう。また、釣り合いの位置とは、一対の気体ばねに対して外部環境のパラメータが全て同一との条件下での互いの弾性力が釣り合って静止する位置をいう。
【００１６】
ちなみに、これらピストンに加わる力については、次のようになる。まず、開弁用気体ばね及び閉弁用気体ばねの釣り合いの位置においては、これら一対の気体ばねのピストン変位方向に加わる力は等しいから、同ピストン変位方向の圧力ＰＯ、ＰＣを受ける面積ＳＯ、ＳＣとして、
ＰＯ×ＳＯ ＝ＰＣ×ＳＣ …（ｃ１）
が成立する。また、気体の温度等、外部環境に起因するパラメータについては略一定であるとすると、釣り合いの位置における開弁用気体ばね内の圧力ＰＯ及び閉弁用気体ばね内の圧力ＰＣは略等しい。すなわち、
ＰＯ＝ＰＣ …（ｃ２）
が成立する。したがって、
ＳＯ＝ＳＣ …（ｃ３）
が成立する。また、気体ばねに収容される気体を簡略化のため理想気体とすると、気体ばねに収容される気体の圧力Ｐ、同気体を収容する空間の容積Ｖとして、気体の温度等が一定の場合には、これらの積が一定となる。したがって、開弁用気体ばね及び閉弁用気体ばねの上記一定値を、それぞれＣＯ、ＣＣとし、釣り合いの位置におけるこれらの容積をＶＯ、ＶＣとして、
ＰＯ×ＶＯ＝ＣＯ …（ｃ４）
ＰＣ×ＶＣ＝ＣＣ …（ｃ５）
が成立する。
【００１７】
一方、これら開弁用気体ばね又は閉弁用気体ばねが釣り合いの位置から上記容積ＶＯ、ＶＣが膨張する側に変位した場合、これらの変位量が互いに等しいときには、上記（ｃ３）より容積の変化量は互いに等しい量ΔＶとなる。このため、このときの開弁用気体ばね及び閉弁用気体ばねの圧力をＰＯ’、ＰＣ’とすると、（ΔＶの変位に伴う仕事量を簡略化のために無視すると）
ＰＯ’×（ＶＯ＋ΔＶ）＝ＣＯ …（ｃ６）
ＰＣ’×（ＶＣ＋ΔＶ）＝ＣＣ …（ｃ７）
が成立する。ここで、変位量が等しいときには、上記一対の気体ばねの弾性力が等しいとすると、上式（ｃ３）から
ＰＯ’＝ＰＣ’ （ｃ８）
が成立する。そして、（ｃ２）、（ｃ３）〜（ｃ８）より
ＶＯ＝ＶＣ …（ｃ９）
が成立する。したがって、上記（ｃ２）より、上記一対の気体ばねの弾性力を等しいとすると、釣り合いの位置でのこれらの容積が互いに等しくなる。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記拡大する手段は、前記開弁用空気ばねと前記閉弁用空気ばねとの各圧力室の容積が等しい前記条件を維持するためのものとして、前記開弁用空気ばねの圧力室内に設けられて、閉弁用空気ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を開弁用空気ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大したことにともなう閉弁用空気ばねの圧力室の容積の増大分を開弁用空気ばねの圧力室において確保する窪みを含むものであることをその要旨とする。
【００１９】
上記構成では、開弁用気体ばねの圧力室内に窪みを設けることで、それぞれ釣り合い位置からの閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大する場合であれ、一対の気体ばねの圧力室の容積を等しくすることができる。
【００２０】
なお、請求項２記載の発明は、請求項３記載の発明によるように、前記窪みが、前記開弁用気体ばねのピストンの受圧面に設けられてなるようにしてもよい。
請求項４記載の発明は、アーマチャ軸に連結されたアーマチャの両面に対向して配されて該アーマチャをその軸方向に付勢する一対の電磁石と、前記アーマチャ軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体を開弁方向に付勢する開弁用気体ばねと、前記弁体の軸である弁軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して前記弁体を閉弁方向に付勢する閉弁用気体ばねとを備え、前記各電磁石による電磁力と前記各気体ばねによるばね力との協働により前記弁体を開閉駆動する電磁駆動弁において、前記開弁用気体ばねと前記閉弁用気体ばねとの各圧力室の容積、並びに各ピストンの受圧面積が等しい条件のもとで、それぞれ釣り合い位置からの前記閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離が前記開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大されるように、それら開弁用気体ばねと前記閉弁用気体ばねとでばね形状が異ならしめられてなることをその要旨とする。
【００２１】
上記構成では、アーマチャがその両面に対向して配された一対の電磁石によって付勢される。このため、アーマチャ及びアーマチャ軸は、少なくともこの一対の電磁石間によってその変位領域が制限される。このため、このアーマチャ軸と連結されたピストンを備える開弁用気体ばねについても、その変位領域がアーマチャ軸の変位領域によって制限されている。
【００２２】
したがって、開弁用気体ばねについては、そのピストンの変位領域を上記アーマチャ軸の変位領域よりも大きく設定しておくなら、このピストンがこれを収納するシリンダの底面に衝突するなどの問題を回避することができる。
【００２３】
これに対し、閉弁用気体ばねにおいては、そのピストンが自身の慣性等によってオーバーシュートすることが、換言すれば上記アーマチャ軸の変位領域によって規定される変位領域である本来の全開位置を超えて変位することがある。そして、このように規定された変位領域を越えて変位した場合、ピストンがこれを収納するシリンダの底面に衝突するなどの問題が生じることがある。
【００２４】
ここで、上記構成では、それぞれ釣り合い位置からの前記閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を前記開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大されるよう開弁用気体ばねと閉弁用気体ばねとでばね形状が異ならしめられてなる。これにより、閉弁用気体ばねのピストンのオーバーシュートに起因する衝突を回避することができる。
【００２５】
しかもこの際、開弁用気体ばねと前記閉弁用気体ばねとは、釣り合いの位置において各圧力室の容積、並びに各ピストンの受圧面積が等しく設定される。これにより、これら一対の気体ばねは、釣り合いの位置からのピストンの変位に対してピストンの受圧面に加わる力（弾性力）が互いに等しくなる。したがって、上記構成によれば、開弁用気体ばね及び閉弁用気体ばねの弾性力を略同一に設定しつつもその信頼性を好適に維持することができるようになる。
【００２６】
なお、ここで、ピストン受圧面とは、気体ばねの圧力室の圧縮気体によってピストン変位方向に圧力が加わる気体ばねの可動部の面のことをいう。また、釣り合いの位置とは、一対の気体ばねに対して外部環境のパラメータが全て同一との条件下での互いの弾性力が釣り合って静止する位置をいう。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記開弁用空気ばねの圧力室内に窪みが設けられることで、前記各気体ばねのばね形状が異ならしめられることをその要旨とする。
【００２８】
上記構成では、開弁用気体ばねの圧力室内に窪みを設けることで、それぞれ釣り合い位置からの閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離が開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大される場合であれ、一対の気体ばねの圧力室の容積を等しくすることができる。
【００２９】
なお、請求項５記載の発明は、請求項６記載の発明によるように、前記窪みが、前記開弁用気体ばねのピストン受圧面に設けられてなるようにしてもよい。
請求項７記載の発明は、アーマチャ軸に連結されたアーマチャの両面に対向して配されて該アーマチャをその軸方向に付勢する一対の電磁石と、前記アーマチャ軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体を開弁方向に付勢する開弁用気体ばねと、前記弁体の軸である弁軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して前記開弁用気体ばねと同一の弾性力をもって前記弁体を閉弁方向に付勢する閉弁用気体ばねとを備え、前記各電磁石による電磁力と前記各気体ばねによるばね力との協働により前記弁体を開閉駆動する電磁駆動弁であって、前記開弁用気体ばねの圧力室及び前記閉弁用気体ばねの圧力室のうち、前記開弁用気体ばねの圧力室にのみ窪みが設けられることをその要旨とする。
【００３０】
上記構成では、アーマチャがその両面に対向して配された一対の電磁石によって付勢される。このため、アーマチャ及びアーマチャ軸は、少なくともこの一対の電磁石間によってその変位領域が制限される。このため、このアーマチャ軸と連結されたピストンを備える開弁用気体ばねについても、その変位領域がアーマチャ軸の変位領域によって制限されている。
【００３１】
したがって、開弁用気体ばねについては、そのピストンの変位領域を上記アーマチャ軸の変位領域よりも大きく設定しておくなら、このピストンがこれを収納するシリンダの底面に衝突するなどの問題を回避することができる。
【００３２】
これに対し、閉弁用気体ばねにおいては、そのピストンが自身の慣性等によってオーバーシュートすることが、換言すれば上記アーマチャ軸の変位領域によって規定される変位領域である本来の全開位置を超えて変位することがある。そして、このように規定された変位領域を越えて変位した場合、ピストンがこれを収納するシリンダの底面に衝突するなどの問題が生じることがある。
【００３３】
こうした問題を回避するためには、例えばそれぞれ釣り合い位置からの前記閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を前記開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大するようにすることが考えられる。
【００３４】
ただし、こうした場合、開弁用気体ばね及び閉弁用気体ばねのピストン受圧面積を同一としたところで、これら一対の気体ばねの釣り合いの位置での圧力室の容積が等しくならないことがある。そして、これに起因して、釣り合いの位置からのピストンの変位に対するピストン受圧面に加わる力（弾性力）が略同一とならないことがある。
【００３５】
この点、上記構成によれば、開弁用気体ばねの圧力室に窪みを設けることで、開弁用気体ばね及び閉弁用気体ばねの釣り合いの位置での圧力室の容積を等しくすることができ、ひいては、弾性力を略一定とすることが可能となる。
【００３６】
なお、ここで、釣り合いの位置とは、一対の気体ばねに対して外部環境のパラメータが全て同一との条件下での互いの弾性力が釣り合って静止する位置をいう。
【００３７】
なお、請求項７記載の発明は、請求項８記載の発明によるように、前記窪みが、前記開弁用気体ばねのピストン受圧面に設けられてなるようにしてもよい。
請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の発明において、前記開弁用気体ばねのピストン及び閉弁用気体ばねのピストン間には、それら各ピストンを隔壁として前記アーマチャ軸と前記弁軸とのタペットクリアランスを調整するための油圧ラッシュアジャスタ機構が設けられてなることをその要旨とする。
【００３８】
上記構成によれば、油圧ラッシュアジャスタ機構によってタペットクリアランスが調整されることで、閉弁用気体ばねのオーバーシュート量を低減することができるようになる。したがって、それぞれ釣り合い位置からの前記閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を前記開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大する際、その拡大量を低減させることができる。
【００３９】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の発明において、前記開弁用気体ばねのピストン及び閉弁用気体ばねのピストン間には、各ピストンのそれぞれ対向する面に設けられた突起部と、該一対の突起部を覆う弾性体からなるシール部材と、これら各突起部及びシール部材によって囲まれた空間に充填された粘性流体とからなる緩衝機構が設けられてなることをその要旨とする。
【００４０】
上記構成によれば、緩衝機構によって、閉弁用空気ばねのオーバーシュート量を低減することができるようになる。したがって、それぞれ釣り合い位置からの前記閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を前記開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大する際、その拡大量を低減させることができる。
【００４１】
請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電磁駆動弁において、前記内燃機関のシリンダヘッドには凹部が形成されているとともに、この凹部の開口側に前記開弁用気体ばねが、同凹部の底面側に前記閉弁用気体ばねがそれぞれ互いのピストンが対向するように設けられてなることをその要旨とする。
【００４２】
上記構成では、開弁用気体ばねの圧力室にはアーマチャ軸が、また閉弁用気体ばねの圧力室には弁軸が、それぞれ挿入されている。このため、ピストンの受圧面積を簡易に等しくすることができる。すなわち、例えばアーマチャ軸及び弁軸の断面積及びピストン断面積を互いに等しくすることで、圧力室内の圧縮気体によってピストン変位方向の圧力を受ける面の面積を等しくすることができる。
【００４３】
また、上記構成では、開弁用気体ばねと閉弁用気体ばねとがシリンダヘッドの凹部に形成されていることで、これら両気体ばねのピストンの変位領域がこれら両気体ばねで共有されることとなる。したがって、電磁駆動弁の軸方向のサイズの増大を好適に抑制することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる電磁駆動弁の第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００４５】
本実施形態にかかる電磁駆動弁は、アーマチャ軸に連結されたアーマチャの両面に対向して配されて同アーマチャをその軸方向に付勢する一対の電磁石を備えている。また、この電磁駆動弁は、内燃機関のシリンダヘッドの凹部に上記弁体を開弁方向及び閉弁方向に付勢する一対の空気ばねを備えている。そして、これら一対の電磁石によってアーマチャに作用する電磁力と一対の空気ばねの付勢力との協働によって、弁体を開閉駆動する。
【００４６】
図１に、この電磁駆動弁の構成を示す。同図１に示すように、弁体１には、内燃機関のシリンダヘッド１０において往復動可能に支持された弁軸２を備えている。
【００４７】
上記弁体１は、シリンダヘッド１０に形成された円柱状の凹部１１に収納された閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０によって、開弁方向及び閉弁方向に付勢される。
【００４８】
ここで、閉弁用空気ばね２０については、上記凹部１１の内周面とその外周面とを対向させてシリンダ２１が配置されている。そして、このシリンダ２１には、上記弁軸２の上記弁体１と対向する端部に連結されたピストン２２が収容されている。詳しくは、このピストン２２は円環状の部材であり、上記弁軸２がこのピストン２２の中心を貫通するかたちで連結されている。そして、これらシリンダ２１及びピストン２２によって空間２３が区画形成されている。この空間２３は、シリンダ２１に形成された連通孔２４、２５を介してシリンダヘッド１０内に形成されている供給通路２６、排出通路２７とそれぞれつながっている。
【００４９】
上記供給通路２６は、逆止弁２８を介してエアポンプ４１によって圧縮された空気を供給する圧縮通路４０と連結されている。この逆止弁２８は、圧縮通路４０内の空気の圧力が供給通路２６内の空気の圧力よりも所定値以上高くなると開弁し、圧縮通路４０内の空気を供給通路２６へと供給する。一方、上記排出通路２７は、同排出通路２７内の空気の圧力が所定値以上となるとこれを大気に開放する逆止弁２９が設けられている。なお、この排出通路２７内の空気の圧力が所定値以上となるとこれを逆止弁２９を介して大気へ開放する代わりに、同排出通路２７を、逆止弁２９を介して例えば内燃機関の吸気通路と連結させるようにしてもよい。
【００５０】
上記閉弁用空気ばね２０は、これらピストン２２、シリンダ２１、連通孔２４、２５、供給通路２６、排出通路２７、逆止弁２８、２９を備えて構成されている。また、ピストン２２及びシリンダ２１によって区画される空間２３と、連通孔２４、２５及び供給通路２６及び排出通路２７によって区画される空間とによって閉弁用空気ばね２０の圧力室が形成される。
【００５１】
更に、凹部１１には、閉弁用空気ばね２０に対向して開弁用空気ばね３０が収納されている。この開弁用空気ばね３０については、上記凹部１１の内周面とその外周面とが対向するようにシリンダ３１が配置されている。そして、このシリンダ３１には、上記電磁石の電磁力の作用するアーマチャの軸であるアーマチャ軸５０と連結されたピストン３２が収納されている。詳しくは、このピストン３２は円環状の部材であり、上記アーマチャ軸５０がこのピストン３２の中心を貫通するかたちで連結されている。そして、これらシリンダ３１及びピストン３２によって空間３３が区画形成されている。この空間３３は、シリンダ３１に形成された連通孔３４、３５を介してシリンダヘッド１０内に形成されている供給通路３６、排出通路３７とそれぞれつながっている。
【００５２】
上記供給通路３６は、逆止弁３８を介してエアポンプ４１によって圧縮された空気を供給する圧縮通路４０と連結されている。この逆止弁３８は、圧縮通路４０内の空気の圧力と供給通路３６内の空気の圧力との差圧が所定値以上であるときに開弁し、圧縮通路４０内の空気を供給通路３６へ供給する。一方、上記排出通路３７は、同排出通路３７内の空気の圧力が所定値以上となるとこれを大気に開放する逆止弁３９が設けられている。なお、この排出通路３７内の空気の圧力が所定値以上となるとこれを逆止弁３９を介して大気へ開放する代わりに、同排出通路３７を逆止弁３９を介して例えば内燃機関の吸気通路と連結させるようにしてもよい。
【００５３】
上記開弁用空気ばね３０は、これらピストン３２、シリンダ３１、連通孔３４、３５、供給通路３６、排出通路３７、逆止弁３８、３９を備えて構成されている。また、ピストン３２及びシリンダ３１によって区画される空間３３と、連通孔３４、３５及び供給通路３６及び排出通路３７によって区画される空間とによって開弁用空気ばね３０の圧力室が形成される。
【００５４】
また、上記シリンダヘッド１０の上記凹部１１内周面には、孔１２が形成されている。そして、これにより、閉弁用空気ばね２０の空間２３や開弁用空気ばね３０の空間３３から漏れ出した空気によって、上記一対のピストン２２及び３２によって区画される区間の空気の圧力が上昇することを抑制する。
【００５５】
更に、上記アーマチャ軸５０のうち、上記ピストン３２と対向する端部には、高透磁性材料からなる円環状の部材であるアーマチャ５１が連結されている。そして、このアーマチャ５１を挟んで、その両側には、上記一対の電磁石として開弁用電磁コア５２及び閉弁用電磁コア５３が備えられている。なお、これら開弁用電磁コア５２及び閉弁用電磁コア５３は、シリンダヘッド１０に取り付けられた電磁コアアッシー５４によって覆われている。
【００５６】
ここで、閉弁用電磁コア５３は、アーマチャ５１に対し上記ピストン３２と対向する側に配置されている。そして、この閉弁用電磁コア５３の電磁力がアーマチャ５１に作用することで、同アーマチャ５１が閉弁用電磁コア５３に引き付けられる。これにより、開弁用空気ばね３０によってアーマチャ軸５０を開弁方向へ付勢しようとする力を打ち消すことができる。
【００５７】
一方、開弁用電磁コア５２は、アーマチャ５１に対し上記ピストン３２の配置される側に配置されている。詳しくは、この開弁用電磁コア５２は、上記開弁用空気ばね３０のシリンダ３１の底部を形成する面のうち上記空間３３と対向する側の面に載置されている。そして、この開弁用電磁コア５２の電磁力がアーマチャ５１に作用することで、同アーマチャ５１が開弁用電磁コア５２に引き付けられる。これにより、アーマチャ軸５０は、弁体１の開弁方向へ付勢力を付与される。
【００５８】
ところで、上記弁軸２がピストン２２から突き出した端部と、アーマチャ軸５０がピストン３２から突き出した端部とは互いに対向して配置されている。換言すれば、弁軸２とアーマチャ軸５０とは、同軸上に配置されている。これにより、弁軸２及びアーマチャ軸５０は、動力（付勢力）の伝達を行うタペットとして機能する。そして、これにより上記閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０の付勢力（弾性力）、並びに開弁用電磁コア５２及び閉弁用電磁コア５３の電磁力の協働により弁体１を開閉駆動する。
【００５９】
すなわち、弁体１の開弁時には、外部からの電流制御によって開弁用電磁コア５２に電磁力を生じさせる。これにより、アーマチャ５１が開弁用電磁コア５２に吸引される。このため、このアーマチャ５１に作用する電磁力と開弁用空気ばね３０の弾性力によってアーマチャ軸５０が閉弁用空気ばね２０のピストン２２方向に付勢される。そして、このアーマチャ軸５０に付与された付勢力は、弁軸２を介して弁体１に伝達される。これにより、弁体１が開弁方向に変位する。この弁軸２を介した弁体１への開弁方向の付勢力の付与は、（弁体１を全開位置まで制御する際には、）アーマチャ５１が開弁用電磁コア５２に着座するまで継続する。
【００６０】
一方、弁体１の閉弁時には、外部からの電流制御によって閉弁用電磁コア５３に電磁力を生じさせる。これにより、アーマチャ５１が閉弁用電磁コア５３に吸引される。このため、このアーマチャ５１に作用する電磁力と、閉弁用空気ばね２０の弾性力が弁軸２を介してアーマチャ軸５０を閉弁用電磁コア５３側に付勢する力とによって、アーマチャ軸５０が変位する。これに伴い、弁体１は、弁軸２を介した閉弁用空気ばね２０の付勢力によって閉弁用電磁コア５３方向に変位する。この弁軸２を介した弁体１の閉弁方向への変位は、同弁体１がシリンダヘッド１０に設けられたバルブシート１３に着座するまで継続する。
【００６１】
なお、このように弁体１がバルブシート１３に着座し、またアーマチャ５１が上記閉弁用電磁コア５３に着座したときには、上記弁軸２及びアーマチャ軸５０間に間隙（タペットクリアランス）が生じるよう設定する。
【００６２】
ところで、上述したように、上記開弁時には、アーマチャ５１が開弁用電磁コア５２に着座した後においても、図２に示すように、弁軸２がオーバーシュートすることがある。そして、このオーバーシュートに伴い、閉弁用空気ばね２０のピストン２２がシリンダ２１の底面に衝突するという問題が生じることについては上述したとおりである。
【００６３】
そこで、本実施形態では、これら閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０の構成を次のように設定する。すなわち、閉弁用空気ばね２０と開弁用空気ばね３０との釣り合いの位置において、閉弁用空気ばね２０のピストン２２及びシリンダ２１底面間の距離を、開弁用空気ばね３０のピストン３２及びシリンダ３１底面間の距離よりも拡大する。
【００６４】
ここで、ピストン２２及びシリンダ２１底面間の距離は、アーマチャ５１が開弁用電磁コア５２に着座した後のピストン２２の変位量である図２に示すオーバーシュート量Ｌｖの分だけピストン３２及びシリンダ３１底面間の距離よりも拡大する。先の図１には、閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０が釣り合った位置において、開弁用空気ばね３０の上記距離が「Ｌ0」と、また閉弁用空気ばね２０の上記距離が「Ｌ0＋Ｌｖ」とそれぞれ設定された状態を示す。このオーバーシュート量Ｌｖは、例えば当該電磁駆動弁を搭載する内燃機関の様々な運転状況を想定したシミュレーションから決定すればよい。また、実験によって決定してもよい。なお、ここで釣り合いの位置とは、閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０に働く外力が互いに略等しいときにこれらが釣り合う位置をいう。
【００６５】
また、このようにオーバーシュート量Ｌｖだけピストン２２及びシリンダ２１底面間の距離を大きくしつつも、閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０の弾性力を略等しくするために、次のようにする。すなわち、空気ばね２０、３０が空間２３、３３からピストン２２、３２変位方向に圧力を受ける可動部の面の面積（ピストン受圧面積）を等しくする。更に、閉弁用空気ばね２０と開弁用空気ばね３０との釣り合いの位置において、これらの圧力室の容積が等しくなるようピストン３２に窪み６０を設ける。次に、この理由について述べる。
【００６６】
空気ばねにおいて、ピストン２２、３２に加わる弾性力を決定するパラメータとしては、次のものがある。
・空気ばね２０、３０の圧力室の容積。（閉弁用空気ばね２０においては、シリンダ２１及びピストン２２によって区画される空間２３と、連通孔２４、２７及び供給通路２６及び排出通路２７によって区画される空間との容積。開弁用空気ばね３０においては、シリンダ３１及びピストン３２によって区画される空間３３と、連通孔３４、３７及び供給通路３６及び排出通路３７によって区画される空間との容積。）換言すれば、空気ばね２０、３０の弾性力を生成する圧縮空気を収容する略密閉された空間の容積。
・上記圧力室の圧縮空気によって圧力を受けるピストン２２、３２変位方向の面の可動部の面積（ピストン受圧面積）。この面積は、ピストン２２、３２の変位方向を法線とする面の面積（断面積）から弁軸２、アーマチャ軸５０の断面積を除いたものである。
・上記空気ばね２０、３０の圧力室に収容される空気の温度。
【００６７】
ここで、空気の温度等、外部環境に起因するパラメータについては閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０で略一定であるとすると、上記弾性力を決定するパラメータとしては、ピストン受圧面積及び圧力室の容積がある。そして、解決手段のところで述べたように、上記受圧面積と、釣り合いの位置での上記圧力室の容積とを等しくすることで、釣り合いの位置からのピストン２２、３３の変位に対して同ピストン２２、３３受圧面に加わる力（弾性力）を互いに等しく設定することが可能となる。
【００６８】
具体的には、ピストン２２及びシリンダ２１底面間の距離をピストン３２及びシリンダ３１底面間の距離よりも大きくしつつも、上記弾性力を等しくするために、本実施形態では、次のようにする。すなわち、ピストン２２及びピストン３２の断面積と、アーマチャ軸５０及び弁軸２の断面積とを等しくしつつ、ピストン３２に上記アーマチャ軸５０を中心とするドーナツ状の窪み６０を設ける。この窪み６０は、上記オーバーシュート量Ｌｖとピストン面の面積との積によって求まる容積と等しい容積に設定する。なお、連通孔２４、２５及び連通孔３４、３５、供給通路２６及び供給通路３６、排出通路２７及び排出通路３７についてもこれらの断面積や通路方向の長さを互いに等しくする。
【００６９】
これにより、オーバーシュートに起因するピストン２２のシリンダ２１底面への衝突を回避しつつも、閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０の弾性力を等しくすることができる。
【００７０】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）閉弁用空気ばね２０と開弁用空気ばね３０との釣り合いの位置において、閉弁用空気ばね２０のピストン２２及びシリンダ２１底面間の距離を、開弁用空気ばね３０のピストン３２及びシリンダ３１底面間の距離よりも大きく設定した。更に、ピストン２２及びピストン３２、並びにアーマチャ軸５０及び弁軸２の面積を等しくするとともに、閉弁用空気ばね２０と開弁用空気ばね３０との釣り合いの位置において、これらの圧力室の容積を等しくした。これにより、オーバーシュートに起因するピストン２２のシリンダ２１底面への衝突を回避しつつも、閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０の弾性力を等しくすることができる。
【００７１】
（２）開弁用空気ばね３０のピストン受圧面に窪み６０を設けることで、閉弁用空気ばね２０と開弁用空気ばね３０との釣り合いの位置において、これらが圧縮空気を収容する容積を簡易に等しくすることができる。
【００７２】
（第２の実施形態）
以下、本発明にかかる電磁駆動弁の第２の実施形態について、上記第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７３】
上記第１の実施形態では、上述したように、弁軸２及びアーマチャ軸５０間に、上記弁体１を確実に閉弁させるべく、タペットクリアランスを設けた。これに対し、本実施形態では、上記タペットクリアランスを調整する油圧ラッシュアジャスタ機構を設ける。これにより、上記オーバーシュート量を低減することができる。このため、釣り合いの位置における閉弁用空気ばね２０のシリンダ２１及びピストン２２間の距離を、開弁用空気ばね３０のシリンダ３１及びピストン３２間の距離よりも拡大する拡大量を低減することができる。したがって、この拡大量に応じて形成される上記窪み６０の容積についてもこれを低減することができる。
【００７４】
図３（ａ）に、本実施形態にかかる電磁駆動弁において、上記開弁用空気ばね３０のピストン２２及び閉弁用空気ばね２０のピストン３２、並びにその周囲の構造を示す。
【００７５】
同図３（ａ）に示すように、油圧ラッシュアジャスタ機構７０は、高圧室７１及び背圧室７２からなるとともに、これら高圧室７１及び背圧室７２を区画形成する隔壁としてピストン２２及びピストン３２が用いられている。詳しくは、ピストン２２のうちピストン３２と対向する面には、背圧室用隔壁７３が設けられている。一方、ピストン３２のうちピストン２２と対向する面には、高圧室用隔壁７４が設けられている。これら背圧室用隔壁７３、高圧室用隔壁７４、ピストン２２、３２によって、高圧室７１及び背圧室７２が区画形成される。
【００７６】
更に、ピストン３２のうち、上記ピストン２２側に突き出したアーマチャ軸５０には、その軸方向に変位可能な弁７９が備えられており、同弁７９はスプリング７５によってピストン２２側に付勢されている。
【００７７】
一方、ピストン２２側に設けられた背圧室用隔壁７３には、上記弁７９が着座する着座壁７６が設けられている。これにより、弁７９が着座壁７６に着座することで、高圧室７１及び背圧室７２間が仕切られる。そして、高圧室７１及び背圧室７２には作動油が充填されているとともに、高圧室７１側の油圧は、背圧室７２側の油圧と比較して高く設定されている。
【００７８】
なお、この弁７９及び着座壁７６によって、高圧室７１から背圧室７２側への作動油の流出を禁止する逆止弁が構成される。また、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、上記ピストン２２からは弁軸２が突出していないようにして、同弁軸２にピストン２２が連結されている。
【００７９】
また、上記背圧室用隔壁７３には連通孔７７が形成されており、これにより、シリンダヘッド１０に形成されている給油通路７８と背圧室７２とが連通されている。
【００８０】
ところで、上記背圧室用隔壁７３と上記高圧室用隔壁７４との間には、クリアランスが設けられている。これにより、弁体１の開弁動作に伴いピストン３２に大きな付勢力が付与される等、ピストン２２及びピストン３２間のタペットクリアランスが減少される場合には、図３（ｂ）に示すような作動油の流出が生じる。すなわち、背圧室用隔壁７３及び高圧室用隔壁７４間のクリアランスを介して、高圧室７１内の作動油が給油通路７８側へと流出する。なお、この背圧室用隔壁７３及び高圧室用隔壁７４間のクリアランスは、これを介した作動油の流出によって、アーマチャ軸５０の軸方向の長さが変位した場合等においても、弁体１の開弁時のリフト量を略一定に保てるように設定するのが望ましい。
【００８１】
また、上記アーマチャ５１が開弁用電磁コア５２に着座することで、アーマチャ軸５０の変位が停止された後、弁軸２等がその慣性力によって変位を続けようとしても、油圧ラッシュアジャスタ機構７０によってその運動エネルギが速やかに低減される。すなわち、図３（ｃ）に示すように、弁体１の変位に伴い給油通路７８側から連通孔７７を介して作動油が背圧室７２、高圧室７１へと流入することで、タペットクリアランスが拡大し、弁軸２のオーバーシュートが生じることがあるものの、この弁軸２の運動エネルギは、速やかに低減されていく。
【００８２】
一方、アーマチャ５１が閉弁用電磁コア５３側に最大量変位した後にも弁体１がバルブシート１３に着座していない場合等、ピストン２２及びピストン３２間のタペットクリアランスが増大される場合にも、図３（ｃ）に示すような作動油の流入が生じる。すなわち、給油通路７８側から連通孔７７を介して作動油が背圧室７２、高圧室７１へと流入する。なお、上記スプリング７５の弾性力は、アーマチャ５１が閉弁用電磁コア５３側に最大量変位する際、閉弁用空気ばね２０によってピストン２２が上記閉弁用電磁コア５３側に付勢される際の付勢力によって作動油が高圧室７１側へ流入することができるように設定するのが望ましい。
【００８３】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）及び（２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
（３）油圧ラッシュアジャスタ機構７０を設けることで、上記オーバーシュート量を低減することができる。このため、釣り合いの位置における閉弁用空気ばね２０のシリンダ２１及びピストン２２間の距離を、開弁用空気ばね３０のシリンダ３１及びピストン３２間の距離よりも拡大する拡大量を低減することができる。したがって、この拡大量に応じて形成される上記窪み６０の容積についてもこれを低減することができる。
【００８４】
（４）油圧ラッシュアジャスタ機構７０を設けることで、上記弁軸２やアーマチャ軸５０の長さの変化にかかわらず上記弁体１を確実に閉弁させることができるとともに、打音の発生も回避することができる。
【００８５】
（５）油圧ラッシュアジャスタ機構７０を一対のピストン２２、３２を隔壁として構成するために、同機構７０を備える電磁駆動弁の大型化を好適に抑制することができる。更に、一対のピストン２２、３２を隔壁として利用するために、部品点数の低減を図ることができ、ひいては、電磁駆動弁の低コスト化を促進することができる。
【００８６】
（第３の実施形態）
以下、本発明にかかる電磁駆動弁の第３の実施形態について、上記第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８７】
本実施形態では、油圧ラッシュアジャスタ機構の代わりに、図４に示す構成を有する緩衝機構８０を備える。
図４に示すように、ピストン２２には、弁軸２の軸線上であってこれと対向する面に突起部８１が設けられている。この突起部８１は、その外径が弁軸２の外径よりも大きく設定されている。また、ピストン３２には、アーマチャ軸５０の軸線上であってこれと対向する面に突起部８２が設けられている。この突起部８２は、その外径がアーマチャ軸５０の外径よりも大きく設定されている。これら突起部８１及び突起部８２は、その上面に凹部８１ａ、凹部８２ａがそれぞれ形成されている。そして、これら突起部８１及び８２の側壁には例えばゴムからなるシール部材８３が設けられており、これにより、粘性流体室８４が区画形成されている。そして、この粘性流体室８４には、オイルやグリス等、粘性流体が充填されている。なお、上記シール部材８３としては、粘性流体の移動に伴って変形可能であればよく、また、弾性体であることが望ましい。
【００８８】
更に、この粘性流体室８４の外側であって、ピストン２２及びピストン３２間には、これらの間隙を拡大する方向に力を及ぼすスプリング８５が備えられている。上記緩衝機構８０は、突起部８１、８２、シール部材８３、スプリング８５及び粘性流体室８４に充填される粘性流体を備えて構成される。
【００８９】
なお、これら突起部８１及び突起部８２間は、弁体１の閉弁時であってアーマチャ５１が上記閉弁用電磁コア５３に最大量変位したときに、間隙を有するように設定する。
【００９０】
こうした構成において、弁体１の開弁動作に伴いピストン３２に大きな付勢力が付与される場合等においては、ピストン２２及びピストン３２間のタペットクリアランスが減少される。ただし、スプリング８５及び粘性流体室８４内に充填された粘性流体によって、このタペットクリアランスを低減させる勢いは弱められる。このため、突起部８１及び突起部８２間の衝突が回避されるか、衝突に伴う打音が抑制される。
【００９１】
また、上記アーマチャ５１が上記開弁用電磁コア５２に着座することで、アーマチャ軸５０の変位が停止された後、弁軸２がその慣性によって変位を続けようとしても、緩衝機構８０によって弁軸２の運動エネルギが速やかに低減される。すなわち、弁軸２及びピストン２２がオーバーシュートする際、粘性流体室８４内の粘性流体を変位させることでその運動エネルギが低減される。
【００９２】
一方、弁体１の閉弁後アーマチャ軸５０が更に上記閉弁用電磁コア５３側へと変位する場合等には、ピストン２２及びピストン３２間のタペットクリアランスが増大される。ただし、この場合においても、粘性流体室８４内に充填された粘性流体によって、このタペットクリアランスを増大させる勢いは弱められる。
【００９３】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態上記（１）及び（２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
（６）緩衝機構８０を設けることで、上記オーバーシュート量を低減することができる。このため、釣り合いの位置における閉弁用空気ばね２０のシリンダ２１及びピストン２２間の距離を、開弁用空気ばね３０のシリンダ３１及びピストン３２間の距離よりも拡大する拡大量を低減することができる。したがって、この拡大量に応じて形成される上記窪み６０の容積についてもこれを低減することができる。
【００９４】
（７）緩衝機構８０を備えることで、上記弁軸２やアーマチャ軸５０の長さの変化にかかわらず上記弁体１を確実に閉弁させることができるとともに、打音の発生も抑制することができる。
【００９５】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・油圧ラッシュアジャスタ機構７０の構成としては、上記第２の実施形態で例示したものに限らず、例えばピストン２２を貫通するようにして弁軸２を同ピストンに連結する構成としてもよい。
【００９６】
・油圧ラッシュアジャスタ機構７０としては、上記第２の実施形態で例示したものに限らない。例えば図５に示すような構成であってもよい。すなわち、上記背圧室用隔壁７３及び高圧室用隔壁７４間のクリアランスを介して高圧室７１から流出する作動油を連通孔７７を介して背圧室７２側に戻す、例えばゴムや金属ベローズ等からなるシール部材９０を備えた構成であってもよい。これによれば、シリンダヘッド１０側に給油通路を設けなくてもよい。なお、上記シール部材９０としては、ピストン２２及びピストン３２間の相対移動に伴って変形可能であればよく、また、弾性体であることが望ましい。
【００９７】
・緩衝機構８０の構成としては、図４に例示したものに限らない。例えば粘性流体室８４にピストン２２及びピストン３２の間隔を拡大する方向に力を及ぼすスプリング８５を備える構成としてもよい。
【００９８】
・窪み６０をピストン３２に設ける代わりに、開弁用空気ばね３０の圧力室内に適宜設けるようにしてもよい。
・オーバーシュート量Ｌｖだけピストン２２及びシリンダ２１底面間の間隙を大きくしつつも、閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０の上記弾性力を等しくするための設定としては、上記実施形態で例示したものに限らない。例えば、窪み６０の代わりに、図１に示した連通孔２４、２５や、供給通路２６、排出通路２７、の断面積や長さを、連通孔３４、３５や、供給通路３６、排出通路３７の断面積や長さよりも大きくするなどしてもよい。要は、一対の空気ばねの圧力室の容積、並びに各ピストンの受圧面積が等しい条件のもとで、それぞれ釣り合い位置からの閉弁用空気ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離が開弁用空気ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大されるように、それら一対の空気ばねで形状を異ならしめればよい。
【００９９】
・閉弁用空気ばね２０や開弁用空気ばね３０の配置態様については、適宜変更してもよい。例えば特開平１１−９３６３０号公報の図１に記載のように、開弁用空気ばねを開弁用電磁コア及び閉弁用電磁コアを挟んで閉弁用空気ばねと対向した位置に配置してもよい。ただし、同公報の図１に記載された開弁用空気ばねにあっては、その圧力室側にアーマチャ軸が突出していない。このため、開弁用空気ばね及び閉弁用空気ばねにおいて、それら各圧力室の圧縮空気によってピストン変位方向に圧力を受ける可動部の面の面積（ピストン受圧面積）を等しくすべく、例えばピストン断面積を異ならしめるなどする。
【０１００】
・必ずしも、アーマチャ軸５０及び弁軸２をそれぞれピストン３２及びピストン２２を貫通させてこれに連結させることで、同アーマチャ軸５０及び弁軸２を動力伝達のためのタペットとする構成に限らない。互いに対向するピストン２２、３２の面に対してタペットとなる突起部を設ける等してもよい。
【０１０１】
・機械駆動式の逆止弁２８、２９、３８、３９の代わりに、電子制御式の弁を備えてもよい。そして、この際、常時この弁が開弁しつつもその開弁量が制御されるような構成であってもよい。この場合であっても、上記圧力室に対してこの弁の上流側の部分の容積（圧力室の容積）を一対の空気ばね間で等しく設定するなどすることで、同一対の空気ばねを（その弾性力について）対称的なハード構成とする本発明は有効である。すなわち、これにより、上記電子制御式の弁にかかる制御や上記一対の電磁石の制御に際し、一対の空気ばねのハード構成の非対称性に起因して制御を複雑化することを回避することができる。
【０１０２】
・電磁駆動弁の構成として、弁体１をその開弁方向及び閉弁方向に付勢する一対の空気ばねの代わりに、空気以外の気体を用いた一対の気体ばねを備える構成としてもよい。換言すれば、弾性力の発生源として空気以外の任意の気体を用いた一対の気体ばねを備える構成としてもよい。
【０１０３】
なお、上記実施形態及びその変形例から把握することのできる技術思想としては、以下のものがある。
（１）請求項１１記載の電磁駆動弁において、前記シリンダヘッドの前記凹部を区画する内壁には、前記各気体ばねのシリンダ及びピストン間から気体が漏れ出すことによる前記一対のピストン間の圧力上昇を低減する孔が備えられてなることを特徴とする電磁駆動弁。
【０１０４】
上記構成では、各気体ばねのシリンダ及びピストン間から気体が漏れ出すことによる一対のピストン間の圧力上昇を低減する孔が備えられている。このため、圧力上昇によって気体ばねの特性が変化してしまうことを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電磁駆動弁の第１の実施形態の構成を示す断面図。
【図２】同実施形態においてオーバーシュートを説明するための断面図。
【図３】本発明にかかる電磁駆動弁の第２の実施形態について、油圧ラッシュアジャスタ機構及びその周辺の構造を示す断面図。
【図４】本発明にかかる電磁駆動弁の第３の実施形態について、緩衝機構及びその周辺の構造を示す断面図。
【図５】上記第２の実施形態の変形例を示す断面図。
【図６】従来の電磁駆動弁を例示する断面図。
【符号の説明】
１…弁体、２…弁軸、１０…シリンダヘッド、１１…凹部、１２…孔、１３…バルブシート、２０…閉弁用空気ばね、２１…シリンダ、２２…ピストン、２３…空間、２４、２５…連通孔、２６…供給通路、２７…排出通路、２８、２９…逆止弁、３０…開弁用空気ばね、３１…シリンダ、３２…ピストン、３３…空間、３４、３５…連通孔、３６…供給通路、３７…排出通路、３８、３９…逆止弁、４０…圧縮通路、４１…エアポンプ、５０…アーマチャ軸、５１…アーマチャ、５２…開弁用電磁コア、５３…閉弁用電磁コア、５４…電磁コアアッシー、６０…窪み。
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気弁又は排気弁として用いられる電磁駆動弁に関し、詳しくはそれら吸気弁又は排気弁として機能する弁体を開弁側及び閉弁側に付勢する一対の気体ばねを備えた電磁駆動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電磁駆動弁としては、例えば特開平１１−９３６３０号公報のに記載されたものがある。この電磁駆動弁は、例えばその一例を図６に示すように、内燃機関のシリンダヘッド１００に凹部１１１が形成されているとともにその開口上端面が弁体１０１を開弁側に吸引する電磁石（開弁用電磁石）１５２で覆われている。そして、この凹部１１１内に閉弁用空気ばね（気体ばね）１２０及び開弁用空気ばね（気体ばね）１３０が形成されている。ここで、閉弁用空気ばね１２０は、上記凹部１１１の底面側に配置されて弁体１０１の弁軸に連結されたピストン１２２を備えている。そして、このピストン１２２と凹部１１１の下方部分とによって区画される圧力室１２３内の圧縮空気によって、同ピストン１２２に上記弁体１０１を閉弁させる方向の付勢力を付与する構造となっている。また、開弁用空気ばね１３０は、上記凹部１１１の開口部側に配置されて上記電磁石１５２の電磁力の作用するアーマチャ１５１の支持軸（アーマチャ軸１５０）に連結されたピストン１３２を備えている。そして、このピストン１３２と凹部１１１の上方部分とによって区画される圧力室１３３内の圧縮空気によって、同ピストン１３２に上記弁体１０１を開弁させる方向への付勢力を付与する構造となっている。
【０００３】
そして、上記開弁用空気ばね１３０のピストン１３２に連結されたアーマチャ軸１５０と閉弁用空気ばね１２０のピストン１２２に連結された弁軸１０２とは、これら各ピストン１２２、１３２を貫通して突出、対向するように、それぞれ対応するピストンに連結されている。これにより、これら突出、対向するアーマチャ軸１５０と弁軸１０２とによって、動力を伝達するためのタペットが構成される。すなわち、例えば開弁用空気ばね１３０の圧力室１３３が伸張する場合には、開弁用空気ばね１３０の付勢力がアーマチャ軸１５０を介して弁軸１０２へと伝達される。
【０００４】
また、上記アーマチャ１５１を挟んで上記凹部１１１を覆う電磁石１５２と対向する位置には、上記弁体１０１を閉弁方向に吸引する電磁石（閉弁用電磁石）１５３が設けられている。そして、このアーマチャ１５１が上記閉弁用電磁石１５３に吸引されると、上記開弁用空気ばね１３０のピストン１３２及びアーマチャ軸１５０が閉弁方向に付勢される。これにより、開弁用空気ばね１３０は、自身の弾性力によってそのピストン１３２及びアーマチャ軸１５０を開弁方向に付勢するようになる。このため、閉弁用電磁石１５３による吸引力が低減されると、弁軸１０２と連結される弁体１０１が開弁されることとなる。
【０００５】
一方、アーマチャ１５１が開弁用電磁石１５２に吸引されると、上記閉弁用空気ばね１２０のピストン１２２及び弁軸１０２が開弁方向に付勢される。これにより、開弁用空気ばね１２０は、自身の弾性力によってそのピストン１２２及び弁軸１０２を閉弁方向に付勢するようになる。このため、開弁用電磁石１５２による吸引力が低減されると、弁軸１０２と連結される弁体１０１が閉弁されることとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記開弁用空気ばね１３０及び閉弁用空気ばね１２０は、通常、ピストンの変位に対して同ピストンに加わる力（弾性力）が互いに等しくなるように構成されている。すなわち、開弁用空気ばね１３０と閉弁用空気ばね１２０とはそれら圧力室の内径や全長が等しくなるよう設定されている。これにより、これら一対の空気ばね１２０、１３０による弁体１０１の付勢力を、その開弁側と閉弁側とで同一のものとすることができ、ひいては、上記一対の電磁石１５２、１５３による弁体１０１の開閉駆動についてもその安定性を高めることができるようになる。
【０００７】
ただし、上記弁体１０１は、開弁時、弁体１０１自身や弁軸１０２等の慣性によってオーバーシュートする傾向にある。すなわち、上記アーマチャ１５１が開弁用電磁石１５２に着座する位置まで変位した後に、弁軸１０２がアーマチャ軸１５０から離間して更に変位する傾向がある。そして、このようなオーバーシュートが生じると、閉弁用空気ばね１２０のピストン１２２が凹部１１１底面、すなわちシリンダ底面に衝突するおそれがあり、電磁駆動弁としての信頼性の低下を招きかねない。
【０００８】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、開弁用気体ばね及び閉弁用気体ばねのとしての弾性力を略同一に設定しつつもより高い信頼性をもって弁体を開閉駆動することのできる電磁駆動弁を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１記載の発明は、アーマチャ軸に連結されたアーマチャの両面に対向して配されて該アーマチャをその軸方向に付勢する一対の電磁石と、前記アーマチャ軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体を開弁方向に付勢する開弁用気体ばねと、前記弁体の軸である弁軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して前記弁体を閉弁方向に付勢する閉弁用気体ばねとを備え、前記各電磁石による電磁力と前記各気体ばねによるばね力との協働により前記弁体を開閉駆動する電磁駆動弁において、前記開弁用気体ばねと前記閉弁用気体ばねとの各圧力室の容積、並びに各ピストンの受圧面積が等しい条件のもとで、それぞれ釣り合い位置からの前記閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を前記開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大する手段を備えることをその要旨とする。
【００１０】
上記構成では、アーマチャがその両面に対向して配された一対の電磁石によって付勢される。このため、アーマチャ及びアーマチャ軸は、少なくともこの一対の電磁石間によってその変位領域が制限される。このため、このアーマチャ軸と連結されたピストンを備える開弁用気体ばねについても、その変位領域がアーマチャ軸の変位領域によって制限されている。
【００１１】
したがって、開弁用気体ばねについては、そのピストンの変位領域を上記アーマチャ軸の変位領域よりも大きく設定しておくなら、このピストンがこれを収納するシリンダの底面に衝突するなどの問題を回避することができる。
【００１２】
これに対し、閉弁用気体ばねにおいては、そのピストンが自身の慣性等によってオーバーシュートすることが、換言すれば上記アーマチャ軸の変位領域によって規定される変位領域である本来の全開位置を超えて変位することがある。そして、このように規定された変位領域を越えて変位した場合、ピストンがこれを収納するシリンダの底面に衝突するなどの問題が生じることがある。
【００１３】
ここで、上記構成では、それぞれ釣り合い位置からの前記閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を前記開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大する手段を備える。これにより、閉弁用気体ばねのピストンのオーバーシュートに起因する衝突を回避することができる。
【００１４】
しかもこの際、開弁用気体ばねと前記閉弁用気体ばねとは、釣り合いの位置において各圧力室の容積、並びに各ピストンの受圧面積が等しく設定される。これにより、これら一対の気体ばねは、釣り合いの位置からのピストンの変位に対してピストンの受圧面に加わる力（弾性力）が互いに等しくなる。したがって、上記構成によれば、開弁用気体ばね及び閉弁用気体ばねの弾性力を略同一に設定しつつもその信頼性を好適に維持することができるようになる。
【００１５】
なお、ここで、ピストン受圧面とは、気体ばねの圧力室の圧縮気体によってピストン変位方向に圧力が加わる気体ばねの可動部の面のことをいう。また、釣り合いの位置とは、一対の気体ばねに対して外部環境のパラメータが全て同一との条件下での互いの弾性力が釣り合って静止する位置をいう。
【００１６】
ちなみに、これらピストンに加わる力については、次のようになる。まず、開弁用気体ばね及び閉弁用気体ばねの釣り合いの位置においては、これら一対の気体ばねのピストン変位方向に加わる力は等しいから、同ピストン変位方向の圧力ＰＯ、ＰＣを受ける面積ＳＯ、ＳＣとして、
ＰＯ×ＳＯ ＝ＰＣ×ＳＣ …（ｃ１）
が成立する。また、気体の温度等、外部環境に起因するパラメータについては略一定であるとすると、釣り合いの位置における開弁用気体ばね内の圧力ＰＯ及び閉弁用気体ばね内の圧力ＰＣは略等しい。すなわち、
ＰＯ＝ＰＣ …（ｃ２）
が成立する。したがって、
ＳＯ＝ＳＣ …（ｃ３）
が成立する。また、気体ばねに収容される気体を簡略化のため理想気体とすると、気体ばねに収容される気体の圧力Ｐ、同気体を収容する空間の容積Ｖとして、気体の温度等が一定の場合には、これらの積が一定となる。したがって、開弁用気体ばね及び閉弁用気体ばねの上記一定値を、それぞれＣＯ、ＣＣとし、釣り合いの位置におけるこれらの容積をＶＯ、ＶＣとして、
ＰＯ×ＶＯ＝ＣＯ …（ｃ４）
ＰＣ×ＶＣ＝ＣＣ …（ｃ５）
が成立する。
【００１７】
一方、これら開弁用気体ばね又は閉弁用気体ばねが釣り合いの位置から上記容積ＶＯ、ＶＣが膨張する側に変位した場合、これらの変位量が互いに等しいときには、上記（ｃ３）より容積の変化量は互いに等しい量ΔＶとなる。このため、このときの開弁用気体ばね及び閉弁用気体ばねの圧力をＰＯ’、ＰＣ’とすると、（ΔＶの変位に伴う仕事量を簡略化のために無視すると）
ＰＯ’×（ＶＯ＋ΔＶ）＝ＣＯ …（ｃ６）
ＰＣ’×（ＶＣ＋ΔＶ）＝ＣＣ …（ｃ７）
が成立する。ここで、変位量が等しいときには、上記一対の気体ばねの弾性力が等しいとすると、上式（ｃ３）から
ＰＯ’＝ＰＣ’ （ｃ８）
が成立する。そして、（ｃ２）、（ｃ３）〜（ｃ８）より
ＶＯ＝ＶＣ …（ｃ９）
が成立する。したがって、上記（ｃ２）より、上記一対の気体ばねの弾性力を等しいとすると、釣り合いの位置でのこれらの容積が互いに等しくなる。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記拡大する手段は、前記開弁用空気ばねと前記閉弁用空気ばねとの各圧力室の容積が等しい前記条件を維持するためのものとして、前記開弁用空気ばねの圧力室内に設けられて、閉弁用空気ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を開弁用空気ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大したことにともなう閉弁用空気ばねの圧力室の容積の増大分を開弁用空気ばねの圧力室において確保する窪みを含むものであることをその要旨とする。
【００１９】
上記構成では、開弁用気体ばねの圧力室内に窪みを設けることで、それぞれ釣り合い位置からの閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大する場合であれ、一対の気体ばねの圧力室の容積を等しくすることができる。
【００２０】
なお、請求項２記載の発明は、請求項３記載の発明によるように、前記窪みが、前記開弁用気体ばねのピストンの受圧面に設けられてなるようにしてもよい。
請求項４記載の発明は、アーマチャ軸に連結されたアーマチャの両面に対向して配されて該アーマチャをその軸方向に付勢する一対の電磁石と、前記アーマチャ軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体を開弁方向に付勢する開弁用気体ばねと、前記弁体の軸である弁軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して前記弁体を閉弁方向に付勢する閉弁用気体ばねとを備え、前記各電磁石による電磁力と前記各気体ばねによるばね力との協働により前記弁体を開閉駆動する電磁駆動弁において、前記開弁用気体ばねと前記閉弁用気体ばねとの各圧力室の容積、並びに各ピストンの受圧面積が等しい条件のもとで、それぞれ釣り合い位置からの前記閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離が前記開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大されるように、それら開弁用気体ばねと前記閉弁用気体ばねとでばね形状が異ならしめられてなることをその要旨とする。
【００２１】
上記構成では、アーマチャがその両面に対向して配された一対の電磁石によって付勢される。このため、アーマチャ及びアーマチャ軸は、少なくともこの一対の電磁石間によってその変位領域が制限される。このため、このアーマチャ軸と連結されたピストンを備える開弁用気体ばねについても、その変位領域がアーマチャ軸の変位領域によって制限されている。
【００２２】
したがって、開弁用気体ばねについては、そのピストンの変位領域を上記アーマチャ軸の変位領域よりも大きく設定しておくなら、このピストンがこれを収納するシリンダの底面に衝突するなどの問題を回避することができる。
【００２３】
これに対し、閉弁用気体ばねにおいては、そのピストンが自身の慣性等によってオーバーシュートすることが、換言すれば上記アーマチャ軸の変位領域によって規定される変位領域である本来の全開位置を超えて変位することがある。そして、このように規定された変位領域を越えて変位した場合、ピストンがこれを収納するシリンダの底面に衝突するなどの問題が生じることがある。
【００２４】
ここで、上記構成では、それぞれ釣り合い位置からの前記閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を前記開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大されるよう開弁用気体ばねと閉弁用気体ばねとでばね形状が異ならしめられてなる。これにより、閉弁用気体ばねのピストンのオーバーシュートに起因する衝突を回避することができる。
【００２５】
しかもこの際、開弁用気体ばねと前記閉弁用気体ばねとは、釣り合いの位置において各圧力室の容積、並びに各ピストンの受圧面積が等しく設定される。これにより、これら一対の気体ばねは、釣り合いの位置からのピストンの変位に対してピストンの受圧面に加わる力（弾性力）が互いに等しくなる。したがって、上記構成によれば、開弁用気体ばね及び閉弁用気体ばねの弾性力を略同一に設定しつつもその信頼性を好適に維持することができるようになる。
【００２６】
なお、ここで、ピストン受圧面とは、気体ばねの圧力室の圧縮気体によってピストン変位方向に圧力が加わる気体ばねの可動部の面のことをいう。また、釣り合いの位置とは、一対の気体ばねに対して外部環境のパラメータが全て同一との条件下での互いの弾性力が釣り合って静止する位置をいう。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記開弁用空気ばねの圧力室内に窪みが設けられることで、前記各気体ばねのばね形状が異ならしめられることをその要旨とする。
【００２８】
上記構成では、開弁用気体ばねの圧力室内に窪みを設けることで、それぞれ釣り合い位置からの閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離が開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大される場合であれ、一対の気体ばねの圧力室の容積を等しくすることができる。
【００２９】
なお、請求項５記載の発明は、請求項６記載の発明によるように、前記窪みが、前記開弁用気体ばねのピストン受圧面に設けられてなるようにしてもよい。
請求項７記載の発明は、アーマチャ軸に連結されたアーマチャの両面に対向して配されて該アーマチャをその軸方向に付勢する一対の電磁石と、前記アーマチャ軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体を開弁方向に付勢する開弁用気体ばねと、前記弁体の軸である弁軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して前記開弁用気体ばねと同一の弾性力をもって前記弁体を閉弁方向に付勢する閉弁用気体ばねとを備え、前記各電磁石による電磁力と前記各気体ばねによるばね力との協働により前記弁体を開閉駆動する電磁駆動弁であって、前記開弁用気体ばねの圧力室及び前記閉弁用気体ばねの圧力室のうち、前記開弁用気体ばねの圧力室にのみ窪みが設けられることをその要旨とする。
【００３０】
上記構成では、アーマチャがその両面に対向して配された一対の電磁石によって付勢される。このため、アーマチャ及びアーマチャ軸は、少なくともこの一対の電磁石間によってその変位領域が制限される。このため、このアーマチャ軸と連結されたピストンを備える開弁用気体ばねについても、その変位領域がアーマチャ軸の変位領域によって制限されている。
【００３１】
したがって、開弁用気体ばねについては、そのピストンの変位領域を上記アーマチャ軸の変位領域よりも大きく設定しておくなら、このピストンがこれを収納するシリンダの底面に衝突するなどの問題を回避することができる。
【００３２】
これに対し、閉弁用気体ばねにおいては、そのピストンが自身の慣性等によってオーバーシュートすることが、換言すれば上記アーマチャ軸の変位領域によって規定される変位領域である本来の全開位置を超えて変位することがある。そして、このように規定された変位領域を越えて変位した場合、ピストンがこれを収納するシリンダの底面に衝突するなどの問題が生じることがある。
【００３３】
こうした問題を回避するためには、例えばそれぞれ釣り合い位置からの前記閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を前記開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大するようにすることが考えられる。
【００３４】
ただし、こうした場合、開弁用気体ばね及び閉弁用気体ばねのピストン受圧面積を同一としたところで、これら一対の気体ばねの釣り合いの位置での圧力室の容積が等しくならないことがある。そして、これに起因して、釣り合いの位置からのピストンの変位に対するピストン受圧面に加わる力（弾性力）が略同一とならないことがある。
【００３５】
この点、上記構成によれば、開弁用気体ばねの圧力室に窪みを設けることで、開弁用気体ばね及び閉弁用気体ばねの釣り合いの位置での圧力室の容積を等しくすることができ、ひいては、弾性力を略一定とすることが可能となる。
【００３６】
なお、ここで、釣り合いの位置とは、一対の気体ばねに対して外部環境のパラメータが全て同一との条件下での互いの弾性力が釣り合って静止する位置をいう。
【００３７】
なお、請求項７記載の発明は、請求項８記載の発明によるように、前記窪みが、前記開弁用気体ばねのピストン受圧面に設けられてなるようにしてもよい。
請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の発明において、前記開弁用気体ばねのピストン及び閉弁用気体ばねのピストン間には、それら各ピストンを隔壁として前記アーマチャ軸と前記弁軸とのタペットクリアランスを調整するための油圧ラッシュアジャスタ機構が設けられてなることをその要旨とする。
【００３８】
上記構成によれば、油圧ラッシュアジャスタ機構によってタペットクリアランスが調整されることで、閉弁用気体ばねのオーバーシュート量を低減することができるようになる。したがって、それぞれ釣り合い位置からの前記閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を前記開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大する際、その拡大量を低減させることができる。
【００３９】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の発明において、前記開弁用気体ばねのピストン及び閉弁用気体ばねのピストン間には、各ピストンのそれぞれ対向する面に設けられた突起部と、該一対の突起部を覆う弾性体からなるシール部材と、これら各突起部及びシール部材によって囲まれた空間に充填された粘性流体とからなる緩衝機構が設けられてなることをその要旨とする。
【００４０】
上記構成によれば、緩衝機構によって、閉弁用空気ばねのオーバーシュート量を低減することができるようになる。したがって、それぞれ釣り合い位置からの前記閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を前記開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大する際、その拡大量を低減させることができる。
【００４１】
請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電磁駆動弁において、前記内燃機関のシリンダヘッドには凹部が形成されているとともに、この凹部の開口側に前記開弁用気体ばねが、同凹部の底面側に前記閉弁用気体ばねがそれぞれ互いのピストンが対向するように設けられてなることをその要旨とする。
【００４２】
上記構成では、開弁用気体ばねの圧力室にはアーマチャ軸が、また閉弁用気体ばねの圧力室には弁軸が、それぞれ挿入されている。このため、ピストンの受圧面積を簡易に等しくすることができる。すなわち、例えばアーマチャ軸及び弁軸の断面積及びピストン断面積を互いに等しくすることで、圧力室内の圧縮気体によってピストン変位方向の圧力を受ける面の面積を等しくすることができる。
【００４３】
また、上記構成では、開弁用気体ばねと閉弁用気体ばねとがシリンダヘッドの凹部に形成されていることで、これら両気体ばねのピストンの変位領域がこれら両気体ばねで共有されることとなる。したがって、電磁駆動弁の軸方向のサイズの増大を好適に抑制することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる電磁駆動弁の第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００４５】
本実施形態にかかる電磁駆動弁は、アーマチャ軸に連結されたアーマチャの両面に対向して配されて同アーマチャをその軸方向に付勢する一対の電磁石を備えている。また、この電磁駆動弁は、内燃機関のシリンダヘッドの凹部に上記弁体を開弁方向及び閉弁方向に付勢する一対の空気ばねを備えている。そして、これら一対の電磁石によってアーマチャに作用する電磁力と一対の空気ばねの付勢力との協働によって、弁体を開閉駆動する。
【００４６】
図１に、この電磁駆動弁の構成を示す。同図１に示すように、弁体１には、内燃機関のシリンダヘッド１０において往復動可能に支持された弁軸２を備えている。
【００４７】
上記弁体１は、シリンダヘッド１０に形成された円柱状の凹部１１に収納された閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０によって、開弁方向及び閉弁方向に付勢される。
【００４８】
ここで、閉弁用空気ばね２０については、上記凹部１１の内周面とその外周面とを対向させてシリンダ２１が配置されている。そして、このシリンダ２１には、上記弁軸２の上記弁体１と対向する端部に連結されたピストン２２が収容されている。詳しくは、このピストン２２は円環状の部材であり、上記弁軸２がこのピストン２２の中心を貫通するかたちで連結されている。そして、これらシリンダ２１及びピストン２２によって空間２３が区画形成されている。この空間２３は、シリンダ２１に形成された連通孔２４、２５を介してシリンダヘッド１０内に形成されている供給通路２６、排出通路２７とそれぞれつながっている。
【００４９】
上記供給通路２６は、逆止弁２８を介してエアポンプ４１によって圧縮された空気を供給する圧縮通路４０と連結されている。この逆止弁２８は、圧縮通路４０内の空気の圧力が供給通路２６内の空気の圧力よりも所定値以上高くなると開弁し、圧縮通路４０内の空気を供給通路２６へと供給する。一方、上記排出通路２７は、同排出通路２７内の空気の圧力が所定値以上となるとこれを大気に開放する逆止弁２９が設けられている。なお、この排出通路２７内の空気の圧力が所定値以上となるとこれを逆止弁２９を介して大気へ開放する代わりに、同排出通路２７を、逆止弁２９を介して例えば内燃機関の吸気通路と連結させるようにしてもよい。
【００５０】
上記閉弁用空気ばね２０は、これらピストン２２、シリンダ２１、連通孔２４、２５、供給通路２６、排出通路２７、逆止弁２８、２９を備えて構成されている。また、ピストン２２及びシリンダ２１によって区画される空間２３と、連通孔２４、２５及び供給通路２６及び排出通路２７によって区画される空間とによって閉弁用空気ばね２０の圧力室が形成される。
【００５１】
更に、凹部１１には、閉弁用空気ばね２０に対向して開弁用空気ばね３０が収納されている。この開弁用空気ばね３０については、上記凹部１１の内周面とその外周面とが対向するようにシリンダ３１が配置されている。そして、このシリンダ３１には、上記電磁石の電磁力の作用するアーマチャの軸であるアーマチャ軸５０と連結されたピストン３２が収納されている。詳しくは、このピストン３２は円環状の部材であり、上記アーマチャ軸５０がこのピストン３２の中心を貫通するかたちで連結されている。そして、これらシリンダ３１及びピストン３２によって空間３３が区画形成されている。この空間３３は、シリンダ３１に形成された連通孔３４、３５を介してシリンダヘッド１０内に形成されている供給通路３６、排出通路３７とそれぞれつながっている。
【００５２】
上記供給通路３６は、逆止弁３８を介してエアポンプ４１によって圧縮された空気を供給する圧縮通路４０と連結されている。この逆止弁３８は、圧縮通路４０内の空気の圧力と供給通路３６内の空気の圧力との差圧が所定値以上であるときに開弁し、圧縮通路４０内の空気を供給通路３６へ供給する。一方、上記排出通路３７は、同排出通路３７内の空気の圧力が所定値以上となるとこれを大気に開放する逆止弁３９が設けられている。なお、この排出通路３７内の空気の圧力が所定値以上となるとこれを逆止弁３９を介して大気へ開放する代わりに、同排出通路３７を逆止弁３９を介して例えば内燃機関の吸気通路と連結させるようにしてもよい。
【００５３】
上記開弁用空気ばね３０は、これらピストン３２、シリンダ３１、連通孔３４、３５、供給通路３６、排出通路３７、逆止弁３８、３９を備えて構成されている。また、ピストン３２及びシリンダ３１によって区画される空間３３と、連通孔３４、３５及び供給通路３６及び排出通路３７によって区画される空間とによって開弁用空気ばね３０の圧力室が形成される。
【００５４】
また、上記シリンダヘッド１０の上記凹部１１内周面には、孔１２が形成されている。そして、これにより、閉弁用空気ばね２０の空間２３や開弁用空気ばね３０の空間３３から漏れ出した空気によって、上記一対のピストン２２及び３２によって区画される区間の空気の圧力が上昇することを抑制する。
【００５５】
更に、上記アーマチャ軸５０のうち、上記ピストン３２と対向する端部には、高透磁性材料からなる円環状の部材であるアーマチャ５１が連結されている。そして、このアーマチャ５１を挟んで、その両側には、上記一対の電磁石として開弁用電磁コア５２及び閉弁用電磁コア５３が備えられている。なお、これら開弁用電磁コア５２及び閉弁用電磁コア５３は、シリンダヘッド１０に取り付けられた電磁コアアッシー５４によって覆われている。
【００５６】
ここで、閉弁用電磁コア５３は、アーマチャ５１に対し上記ピストン３２と対向する側に配置されている。そして、この閉弁用電磁コア５３の電磁力がアーマチャ５１に作用することで、同アーマチャ５１が閉弁用電磁コア５３に引き付けられる。これにより、開弁用空気ばね３０によってアーマチャ軸５０を開弁方向へ付勢しようとする力を打ち消すことができる。
【００５７】
一方、開弁用電磁コア５２は、アーマチャ５１に対し上記ピストン３２の配置される側に配置されている。詳しくは、この開弁用電磁コア５２は、上記開弁用空気ばね３０のシリンダ３１の底部を形成する面のうち上記空間３３と対向する側の面に載置されている。そして、この開弁用電磁コア５２の電磁力がアーマチャ５１に作用することで、同アーマチャ５１が開弁用電磁コア５２に引き付けられる。これにより、アーマチャ軸５０は、弁体１の開弁方向へ付勢力を付与される。
【００５８】
ところで、上記弁軸２がピストン２２から突き出した端部と、アーマチャ軸５０がピストン３２から突き出した端部とは互いに対向して配置されている。換言すれば、弁軸２とアーマチャ軸５０とは、同軸上に配置されている。これにより、弁軸２及びアーマチャ軸５０は、動力（付勢力）の伝達を行うタペットとして機能する。そして、これにより上記閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０の付勢力（弾性力）、並びに開弁用電磁コア５２及び閉弁用電磁コア５３の電磁力の協働により弁体１を開閉駆動する。
【００５９】
すなわち、弁体１の開弁時には、外部からの電流制御によって開弁用電磁コア５２に電磁力を生じさせる。これにより、アーマチャ５１が開弁用電磁コア５２に吸引される。このため、このアーマチャ５１に作用する電磁力と開弁用空気ばね３０の弾性力によってアーマチャ軸５０が閉弁用空気ばね２０のピストン２２方向に付勢される。そして、このアーマチャ軸５０に付与された付勢力は、弁軸２を介して弁体１に伝達される。これにより、弁体１が開弁方向に変位する。この弁軸２を介した弁体１への開弁方向の付勢力の付与は、（弁体１を全開位置まで制御する際には、）アーマチャ５１が開弁用電磁コア５２に着座するまで継続する。
【００６０】
一方、弁体１の閉弁時には、外部からの電流制御によって閉弁用電磁コア５３に電磁力を生じさせる。これにより、アーマチャ５１が閉弁用電磁コア５３に吸引される。このため、このアーマチャ５１に作用する電磁力と、閉弁用空気ばね２０の弾性力が弁軸２を介してアーマチャ軸５０を閉弁用電磁コア５３側に付勢する力とによって、アーマチャ軸５０が変位する。これに伴い、弁体１は、弁軸２を介した閉弁用空気ばね２０の付勢力によって閉弁用電磁コア５３方向に変位する。この弁軸２を介した弁体１の閉弁方向への変位は、同弁体１がシリンダヘッド１０に設けられたバルブシート１３に着座するまで継続する。
【００６１】
なお、このように弁体１がバルブシート１３に着座し、またアーマチャ５１が上記閉弁用電磁コア５３に着座したときには、上記弁軸２及びアーマチャ軸５０間に間隙（タペットクリアランス）が生じるよう設定する。
【００６２】
ところで、上述したように、上記開弁時には、アーマチャ５１が開弁用電磁コア５２に着座した後においても、図２に示すように、弁軸２がオーバーシュートすることがある。そして、このオーバーシュートに伴い、閉弁用空気ばね２０のピストン２２がシリンダ２１の底面に衝突するという問題が生じることについては上述したとおりである。
【００６３】
そこで、本実施形態では、これら閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０の構成を次のように設定する。すなわち、閉弁用空気ばね２０と開弁用空気ばね３０との釣り合いの位置において、閉弁用空気ばね２０のピストン２２及びシリンダ２１底面間の距離を、開弁用空気ばね３０のピストン３２及びシリンダ３１底面間の距離よりも拡大する。
【００６４】
ここで、ピストン２２及びシリンダ２１底面間の距離は、アーマチャ５１が開弁用電磁コア５２に着座した後のピストン２２の変位量である図２に示すオーバーシュート量Ｌｖの分だけピストン３２及びシリンダ３１底面間の距離よりも拡大する。先の図１には、閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０が釣り合った位置において、開弁用空気ばね３０の上記距離が「Ｌ0」と、また閉弁用空気ばね２０の上記距離が「Ｌ0＋Ｌｖ」とそれぞれ設定された状態を示す。このオーバーシュート量Ｌｖは、例えば当該電磁駆動弁を搭載する内燃機関の様々な運転状況を想定したシミュレーションから決定すればよい。また、実験によって決定してもよい。なお、ここで釣り合いの位置とは、閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０に働く外力が互いに略等しいときにこれらが釣り合う位置をいう。
【００６５】
また、このようにオーバーシュート量Ｌｖだけピストン２２及びシリンダ２１底面間の距離を大きくしつつも、閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０の弾性力を略等しくするために、次のようにする。すなわち、空気ばね２０、３０が空間２３、３３からピストン２２、３２変位方向に圧力を受ける可動部の面の面積（ピストン受圧面積）を等しくする。更に、閉弁用空気ばね２０と開弁用空気ばね３０との釣り合いの位置において、これらの圧力室の容積が等しくなるようピストン３２に窪み６０を設ける。次に、この理由について述べる。
【００６６】
空気ばねにおいて、ピストン２２、３２に加わる弾性力を決定するパラメータとしては、次のものがある。
・空気ばね２０、３０の圧力室の容積。（閉弁用空気ばね２０においては、シリンダ２１及びピストン２２によって区画される空間２３と、連通孔２４、２７及び供給通路２６及び排出通路２７によって区画される空間との容積。開弁用空気ばね３０においては、シリンダ３１及びピストン３２によって区画される空間３３と、連通孔３４、３７及び供給通路３６及び排出通路３７によって区画される空間との容積。）換言すれば、空気ばね２０、３０の弾性力を生成する圧縮空気を収容する略密閉された空間の容積。
・上記圧力室の圧縮空気によって圧力を受けるピストン２２、３２変位方向の面の可動部の面積（ピストン受圧面積）。この面積は、ピストン２２、３２の変位方向を法線とする面の面積（断面積）から弁軸２、アーマチャ軸５０の断面積を除いたものである。
・上記空気ばね２０、３０の圧力室に収容される空気の温度。
【００６７】
ここで、空気の温度等、外部環境に起因するパラメータについては閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０で略一定であるとすると、上記弾性力を決定するパラメータとしては、ピストン受圧面積及び圧力室の容積がある。そして、解決手段のところで述べたように、上記受圧面積と、釣り合いの位置での上記圧力室の容積とを等しくすることで、釣り合いの位置からのピストン２２、３３の変位に対して同ピストン２２、３３受圧面に加わる力（弾性力）を互いに等しく設定することが可能となる。
【００６８】
具体的には、ピストン２２及びシリンダ２１底面間の距離をピストン３２及びシリンダ３１底面間の距離よりも大きくしつつも、上記弾性力を等しくするために、本実施形態では、次のようにする。すなわち、ピストン２２及びピストン３２の断面積と、アーマチャ軸５０及び弁軸２の断面積とを等しくしつつ、ピストン３２に上記アーマチャ軸５０を中心とするドーナツ状の窪み６０を設ける。この窪み６０は、上記オーバーシュート量Ｌｖとピストン面の面積との積によって求まる容積と等しい容積に設定する。なお、連通孔２４、２５及び連通孔３４、３５、供給通路２６及び供給通路３６、排出通路２７及び排出通路３７についてもこれらの断面積や通路方向の長さを互いに等しくする。
【００６９】
これにより、オーバーシュートに起因するピストン２２のシリンダ２１底面への衝突を回避しつつも、閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０の弾性力を等しくすることができる。
【００７０】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）閉弁用空気ばね２０と開弁用空気ばね３０との釣り合いの位置において、閉弁用空気ばね２０のピストン２２及びシリンダ２１底面間の距離を、開弁用空気ばね３０のピストン３２及びシリンダ３１底面間の距離よりも大きく設定した。更に、ピストン２２及びピストン３２、並びにアーマチャ軸５０及び弁軸２の面積を等しくするとともに、閉弁用空気ばね２０と開弁用空気ばね３０との釣り合いの位置において、これらの圧力室の容積を等しくした。これにより、オーバーシュートに起因するピストン２２のシリンダ２１底面への衝突を回避しつつも、閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０の弾性力を等しくすることができる。
【００７１】
（２）開弁用空気ばね３０のピストン受圧面に窪み６０を設けることで、閉弁用空気ばね２０と開弁用空気ばね３０との釣り合いの位置において、これらが圧縮空気を収容する容積を簡易に等しくすることができる。
【００７２】
（第２の実施形態）
以下、本発明にかかる電磁駆動弁の第２の実施形態について、上記第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７３】
上記第１の実施形態では、上述したように、弁軸２及びアーマチャ軸５０間に、上記弁体１を確実に閉弁させるべく、タペットクリアランスを設けた。これに対し、本実施形態では、上記タペットクリアランスを調整する油圧ラッシュアジャスタ機構を設ける。これにより、上記オーバーシュート量を低減することができる。このため、釣り合いの位置における閉弁用空気ばね２０のシリンダ２１及びピストン２２間の距離を、開弁用空気ばね３０のシリンダ３１及びピストン３２間の距離よりも拡大する拡大量を低減することができる。したがって、この拡大量に応じて形成される上記窪み６０の容積についてもこれを低減することができる。
【００７４】
図３（ａ）に、本実施形態にかかる電磁駆動弁において、上記開弁用空気ばね３０のピストン２２及び閉弁用空気ばね２０のピストン３２、並びにその周囲の構造を示す。
【００７５】
同図３（ａ）に示すように、油圧ラッシュアジャスタ機構７０は、高圧室７１及び背圧室７２からなるとともに、これら高圧室７１及び背圧室７２を区画形成する隔壁としてピストン２２及びピストン３２が用いられている。詳しくは、ピストン２２のうちピストン３２と対向する面には、背圧室用隔壁７３が設けられている。一方、ピストン３２のうちピストン２２と対向する面には、高圧室用隔壁７４が設けられている。これら背圧室用隔壁７３、高圧室用隔壁７４、ピストン２２、３２によって、高圧室７１及び背圧室７２が区画形成される。
【００７６】
更に、ピストン３２のうち、上記ピストン２２側に突き出したアーマチャ軸５０には、その軸方向に変位可能な弁７９が備えられており、同弁７９はスプリング７５によってピストン２２側に付勢されている。
【００７７】
一方、ピストン２２側に設けられた背圧室用隔壁７３には、上記弁７９が着座する着座壁７６が設けられている。これにより、弁７９が着座壁７６に着座することで、高圧室７１及び背圧室７２間が仕切られる。そして、高圧室７１及び背圧室７２には作動油が充填されているとともに、高圧室７１側の油圧は、背圧室７２側の油圧と比較して高く設定されている。
【００７８】
なお、この弁７９及び着座壁７６によって、高圧室７１から背圧室７２側への作動油の流出を禁止する逆止弁が構成される。また、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、上記ピストン２２からは弁軸２が突出していないようにして、同弁軸２にピストン２２が連結されている。
【００７９】
また、上記背圧室用隔壁７３には連通孔７７が形成されており、これにより、シリンダヘッド１０に形成されている給油通路７８と背圧室７２とが連通されている。
【００８０】
ところで、上記背圧室用隔壁７３と上記高圧室用隔壁７４との間には、クリアランスが設けられている。これにより、弁体１の開弁動作に伴いピストン３２に大きな付勢力が付与される等、ピストン２２及びピストン３２間のタペットクリアランスが減少される場合には、図３（ｂ）に示すような作動油の流出が生じる。すなわち、背圧室用隔壁７３及び高圧室用隔壁７４間のクリアランスを介して、高圧室７１内の作動油が給油通路７８側へと流出する。なお、この背圧室用隔壁７３及び高圧室用隔壁７４間のクリアランスは、これを介した作動油の流出によって、アーマチャ軸５０の軸方向の長さが変位した場合等においても、弁体１の開弁時のリフト量を略一定に保てるように設定するのが望ましい。
【００８１】
また、上記アーマチャ５１が開弁用電磁コア５２に着座することで、アーマチャ軸５０の変位が停止された後、弁軸２等がその慣性力によって変位を続けようとしても、油圧ラッシュアジャスタ機構７０によってその運動エネルギが速やかに低減される。すなわち、図３（ｃ）に示すように、弁体１の変位に伴い給油通路７８側から連通孔７７を介して作動油が背圧室７２、高圧室７１へと流入することで、タペットクリアランスが拡大し、弁軸２のオーバーシュートが生じることがあるものの、この弁軸２の運動エネルギは、速やかに低減されていく。
【００８２】
一方、アーマチャ５１が閉弁用電磁コア５３側に最大量変位した後にも弁体１がバルブシート１３に着座していない場合等、ピストン２２及びピストン３２間のタペットクリアランスが増大される場合にも、図３（ｃ）に示すような作動油の流入が生じる。すなわち、給油通路７８側から連通孔７７を介して作動油が背圧室７２、高圧室７１へと流入する。なお、上記スプリング７５の弾性力は、アーマチャ５１が閉弁用電磁コア５３側に最大量変位する際、閉弁用空気ばね２０によってピストン２２が上記閉弁用電磁コア５３側に付勢される際の付勢力によって作動油が高圧室７１側へ流入することができるように設定するのが望ましい。
【００８３】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）及び（２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
（３）油圧ラッシュアジャスタ機構７０を設けることで、上記オーバーシュート量を低減することができる。このため、釣り合いの位置における閉弁用空気ばね２０のシリンダ２１及びピストン２２間の距離を、開弁用空気ばね３０のシリンダ３１及びピストン３２間の距離よりも拡大する拡大量を低減することができる。したがって、この拡大量に応じて形成される上記窪み６０の容積についてもこれを低減することができる。
【００８４】
（４）油圧ラッシュアジャスタ機構７０を設けることで、上記弁軸２やアーマチャ軸５０の長さの変化にかかわらず上記弁体１を確実に閉弁させることができるとともに、打音の発生も回避することができる。
【００８５】
（５）油圧ラッシュアジャスタ機構７０を一対のピストン２２、３２を隔壁として構成するために、同機構７０を備える電磁駆動弁の大型化を好適に抑制することができる。更に、一対のピストン２２、３２を隔壁として利用するために、部品点数の低減を図ることができ、ひいては、電磁駆動弁の低コスト化を促進することができる。
【００８６】
（第３の実施形態）
以下、本発明にかかる電磁駆動弁の第３の実施形態について、上記第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８７】
本実施形態では、油圧ラッシュアジャスタ機構の代わりに、図４に示す構成を有する緩衝機構８０を備える。
図４に示すように、ピストン２２には、弁軸２の軸線上であってこれと対向する面に突起部８１が設けられている。この突起部８１は、その外径が弁軸２の外径よりも大きく設定されている。また、ピストン３２には、アーマチャ軸５０の軸線上であってこれと対向する面に突起部８２が設けられている。この突起部８２は、その外径がアーマチャ軸５０の外径よりも大きく設定されている。これら突起部８１及び突起部８２は、その上面に凹部８１ａ、凹部８２ａがそれぞれ形成されている。そして、これら突起部８１及び８２の側壁には例えばゴムからなるシール部材８３が設けられており、これにより、粘性流体室８４が区画形成されている。そして、この粘性流体室８４には、オイルやグリス等、粘性流体が充填されている。なお、上記シール部材８３としては、粘性流体の移動に伴って変形可能であればよく、また、弾性体であることが望ましい。
【００８８】
更に、この粘性流体室８４の外側であって、ピストン２２及びピストン３２間には、これらの間隙を拡大する方向に力を及ぼすスプリング８５が備えられている。上記緩衝機構８０は、突起部８１、８２、シール部材８３、スプリング８５及び粘性流体室８４に充填される粘性流体を備えて構成される。
【００８９】
なお、これら突起部８１及び突起部８２間は、弁体１の閉弁時であってアーマチャ５１が上記閉弁用電磁コア５３に最大量変位したときに、間隙を有するように設定する。
【００９０】
こうした構成において、弁体１の開弁動作に伴いピストン３２に大きな付勢力が付与される場合等においては、ピストン２２及びピストン３２間のタペットクリアランスが減少される。ただし、スプリング８５及び粘性流体室８４内に充填された粘性流体によって、このタペットクリアランスを低減させる勢いは弱められる。このため、突起部８１及び突起部８２間の衝突が回避されるか、衝突に伴う打音が抑制される。
【００９１】
また、上記アーマチャ５１が上記開弁用電磁コア５２に着座することで、アーマチャ軸５０の変位が停止された後、弁軸２がその慣性によって変位を続けようとしても、緩衝機構８０によって弁軸２の運動エネルギが速やかに低減される。すなわち、弁軸２及びピストン２２がオーバーシュートする際、粘性流体室８４内の粘性流体を変位させることでその運動エネルギが低減される。
【００９２】
一方、弁体１の閉弁後アーマチャ軸５０が更に上記閉弁用電磁コア５３側へと変位する場合等には、ピストン２２及びピストン３２間のタペットクリアランスが増大される。ただし、この場合においても、粘性流体室８４内に充填された粘性流体によって、このタペットクリアランスを増大させる勢いは弱められる。
【００９３】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態上記（１）及び（２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
（６）緩衝機構８０を設けることで、上記オーバーシュート量を低減することができる。このため、釣り合いの位置における閉弁用空気ばね２０のシリンダ２１及びピストン２２間の距離を、開弁用空気ばね３０のシリンダ３１及びピストン３２間の距離よりも拡大する拡大量を低減することができる。したがって、この拡大量に応じて形成される上記窪み６０の容積についてもこれを低減することができる。
【００９４】
（７）緩衝機構８０を備えることで、上記弁軸２やアーマチャ軸５０の長さの変化にかかわらず上記弁体１を確実に閉弁させることができるとともに、打音の発生も抑制することができる。
【００９５】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・油圧ラッシュアジャスタ機構７０の構成としては、上記第２の実施形態で例示したものに限らず、例えばピストン２２を貫通するようにして弁軸２を同ピストンに連結する構成としてもよい。
【００９６】
・油圧ラッシュアジャスタ機構７０としては、上記第２の実施形態で例示したものに限らない。例えば図５に示すような構成であってもよい。すなわち、上記背圧室用隔壁７３及び高圧室用隔壁７４間のクリアランスを介して高圧室７１から流出する作動油を連通孔７７を介して背圧室７２側に戻す、例えばゴムや金属ベローズ等からなるシール部材９０を備えた構成であってもよい。これによれば、シリンダヘッド１０側に給油通路を設けなくてもよい。なお、上記シール部材９０としては、ピストン２２及びピストン３２間の相対移動に伴って変形可能であればよく、また、弾性体であることが望ましい。
【００９７】
・緩衝機構８０の構成としては、図４に例示したものに限らない。例えば粘性流体室８４にピストン２２及びピストン３２の間隔を拡大する方向に力を及ぼすスプリング８５を備える構成としてもよい。
【００９８】
・窪み６０をピストン３２に設ける代わりに、開弁用空気ばね３０の圧力室内に適宜設けるようにしてもよい。
・オーバーシュート量Ｌｖだけピストン２２及びシリンダ２１底面間の間隙を大きくしつつも、閉弁用空気ばね２０及び開弁用空気ばね３０の上記弾性力を等しくするための設定としては、上記実施形態で例示したものに限らない。例えば、窪み６０の代わりに、図１に示した連通孔２４、２５や、供給通路２６、排出通路２７、の断面積や長さを、連通孔３４、３５や、供給通路３６、排出通路３７の断面積や長さよりも大きくするなどしてもよい。要は、一対の空気ばねの圧力室の容積、並びに各ピストンの受圧面積が等しい条件のもとで、それぞれ釣り合い位置からの閉弁用空気ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離が開弁用空気ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大されるように、それら一対の空気ばねで形状を異ならしめればよい。
【００９９】
・閉弁用空気ばね２０や開弁用空気ばね３０の配置態様については、適宜変更してもよい。例えば特開平１１−９３６３０号公報の図１に記載のように、開弁用空気ばねを開弁用電磁コア及び閉弁用電磁コアを挟んで閉弁用空気ばねと対向した位置に配置してもよい。ただし、同公報の図１に記載された開弁用空気ばねにあっては、その圧力室側にアーマチャ軸が突出していない。このため、開弁用空気ばね及び閉弁用空気ばねにおいて、それら各圧力室の圧縮空気によってピストン変位方向に圧力を受ける可動部の面の面積（ピストン受圧面積）を等しくすべく、例えばピストン断面積を異ならしめるなどする。
【０１００】
・必ずしも、アーマチャ軸５０及び弁軸２をそれぞれピストン３２及びピストン２２を貫通させてこれに連結させることで、同アーマチャ軸５０及び弁軸２を動力伝達のためのタペットとする構成に限らない。互いに対向するピストン２２、３２の面に対してタペットとなる突起部を設ける等してもよい。
【０１０１】
・機械駆動式の逆止弁２８、２９、３８、３９の代わりに、電子制御式の弁を備えてもよい。そして、この際、常時この弁が開弁しつつもその開弁量が制御されるような構成であってもよい。この場合であっても、上記圧力室に対してこの弁の上流側の部分の容積（圧力室の容積）を一対の空気ばね間で等しく設定するなどすることで、同一対の空気ばねを（その弾性力について）対称的なハード構成とする本発明は有効である。すなわち、これにより、上記電子制御式の弁にかかる制御や上記一対の電磁石の制御に際し、一対の空気ばねのハード構成の非対称性に起因して制御を複雑化することを回避することができる。
【０１０２】
・電磁駆動弁の構成として、弁体１をその開弁方向及び閉弁方向に付勢する一対の空気ばねの代わりに、空気以外の気体を用いた一対の気体ばねを備える構成としてもよい。換言すれば、弾性力の発生源として空気以外の任意の気体を用いた一対の気体ばねを備える構成としてもよい。
【０１０３】
なお、上記実施形態及びその変形例から把握することのできる技術思想としては、以下のものがある。
（１）請求項１１記載の電磁駆動弁において、前記シリンダヘッドの前記凹部を区画する内壁には、前記各気体ばねのシリンダ及びピストン間から気体が漏れ出すことによる前記一対のピストン間の圧力上昇を低減する孔が備えられてなることを特徴とする電磁駆動弁。
【０１０４】
上記構成では、各気体ばねのシリンダ及びピストン間から気体が漏れ出すことによる一対のピストン間の圧力上昇を低減する孔が備えられている。このため、圧力上昇によって気体ばねの特性が変化してしまうことを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電磁駆動弁の第１の実施形態の構成を示す断面図。
【図２】同実施形態においてオーバーシュートを説明するための断面図。
【図３】本発明にかかる電磁駆動弁の第２の実施形態について、油圧ラッシュアジャスタ機構及びその周辺の構造を示す断面図。
【図４】本発明にかかる電磁駆動弁の第３の実施形態について、緩衝機構及びその周辺の構造を示す断面図。
【図５】上記第２の実施形態の変形例を示す断面図。
【図６】従来の電磁駆動弁を例示する断面図。
【符号の説明】
１…弁体、２…弁軸、１０…シリンダヘッド、１１…凹部、１２…孔、１３…バルブシート、２０…閉弁用空気ばね、２１…シリンダ、２２…ピストン、２３…空間、２４、２５…連通孔、２６…供給通路、２７…排出通路、２８、２９…逆止弁、３０…開弁用空気ばね、３１…シリンダ、３２…ピストン、３３…空間、３４、３５…連通孔、３６…供給通路、３７…排出通路、３８、３９…逆止弁、４０…圧縮通路、４１…エアポンプ、５０…アーマチャ軸、５１…アーマチャ、５２…開弁用電磁コア、５３…閉弁用電磁コア、５４…電磁コアアッシー、６０…窪み。
Claims (11)
- アーマチャ軸に連結されたアーマチャの両面に対向して配されて該アーマチャをその軸方向に付勢する一対の電磁石と、前記アーマチャ軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体を開弁方向に付勢する開弁用気体ばねと、前記弁体の軸である弁軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して前記弁体を閉弁方向に付勢する閉弁用気体ばねとを備え、前記各電磁石による電磁力と前記各気体ばねによるばね力との協働により前記弁体を開閉駆動する電磁駆動弁において、
前記開弁用気体ばねと前記閉弁用気体ばねとの各圧力室の容積、並びに各ピストンの受圧面積が等しい条件のもとで、それぞれ釣り合い位置からの前記閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を前記開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大する手段を備える
ことを特徴とする電磁駆動弁。 - 前記拡大する手段は、前記開弁用空気ばねと前記閉弁用空気ばねとの各圧力室の容積が等しい前記条件を維持するためのものとして、前記開弁用空気ばねの圧力室内に設けられて、閉弁用空気ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離を開弁用空気ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大したことにともなう閉弁用空気ばねの圧力室の容積の増大分を開弁用空気ばねの圧力室において確保する窪みを含むものである
請求項１記載の電磁駆動弁。 - 前記窪みが、前記開弁用気体ばねのピストンの受圧面に設けられてなる
請求項２記載の電磁駆動弁。 - アーマチャ軸に連結されたアーマチャの両面に対向して配されて該アーマチャをその軸方向に付勢する一対の電磁石と、前記アーマチャ軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体を開弁方向に付勢する開弁用気体ばねと、前記弁体の軸である弁軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して前記弁体を閉弁方向に付勢する閉弁用気体ばねとを備え、前記各電磁石による電磁力と前記各気体ばねによるばね力との協働により前記弁体を開閉駆動する電磁駆動弁において、
前記開弁用気体ばねと前記閉弁用気体ばねとの各圧力室の容積、並びに各ピストンの受圧面積が等しい条件のもとで、それぞれ釣り合い位置からの前記閉弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離が前記開弁用気体ばねのピストン及びシリンダ底面間の距離よりも拡大されるように、それら開弁用気体ばねと前記閉弁用気体ばねとでばね形状が異ならしめられてなる
ことを特徴とする電磁駆動弁。 - 前記開弁用気体ばねの圧力室内に窪みが設けられることで、前記各気体ばねのばね形状が異ならしめられる
請求項４記載の電磁駆動弁。 - 前記窪みが、前記開弁用気体ばねのピストン受圧面に設けられてなる
請求項５記載の電磁駆動弁。 - アーマチャ軸に連結されたアーマチャの両面に対向して配されて該アーマチャをその軸方向に付勢する一対の電磁石と、前記アーマチャ軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体を開弁方向に付勢する開弁用気体ばねと、前記弁体の軸である弁軸に連結されたピストン及び該ピストンを収容するシリンダを有して前記開弁用気体ばねと同一の弾性力をもって前記弁体を閉弁方向に付勢する閉弁用気体ばねとを備え、前記各電磁石による電磁力と前記各気体ばねによるばね力との協働により前記弁体を開閉駆動する電磁駆動弁であって、
前記開弁用気体ばねの圧力室及び前記閉弁用気体ばねの圧力室のうち、前記開弁用気体ばねの圧力室にのみ窪みが設けられる
ことを特徴とする電磁駆動弁。 - 前記窪みが、前記開弁用気体ばねのピストン受圧面に設けられてなる
請求項７記載の電磁駆動弁。 - 請求項１〜８のいずれか一項に記載の電磁駆動弁において、
前記開弁用気体ばねのピストン及び閉弁用気体ばねのピストン間には、それら各ピストンを隔壁として前記アーマチャ軸と前記弁軸とのタペットクリアランスを調整するための油圧ラッシュアジャスタ機構が設けられてなる
ことを特徴とする電磁駆動弁。 - 請求項１〜８のいずれか一項に記載の電磁駆動弁において、
前記開弁用気体ばねのピストン及び閉弁用気体ばねのピストン間には、各ピストンのそれぞれ対向する面に設けられた突起部と、該一対の突起部を覆う弾性体からなるシール部材と、これら各突起部及びシール部材によって囲まれた空間に充填された粘性流体とからなる緩衝機構が設けられてなる
ことを特徴とする電磁駆動弁。 - 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電磁駆動弁において、
前記内燃機関のシリンダヘッドには凹部が形成されているとともに、この凹部の開口側に前記開弁用気体ばねが、同凹部の底面側に前記閉弁用気体ばねがそれぞれ互いのピストンが対向するように設けられてなる
ことを特徴とする電磁駆動弁。
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