JP4134467B2 - バルブ駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）の吸気弁あるいは排気弁を電磁力により駆動するバルブ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンの吸気弁あるいは排気弁を電磁力により駆動するバルブ駆動装置が知られている。このようなバルブ駆動装置においては、吸気弁あるいは排気弁の開閉タイミングをエンジンの運転条件に応じて吸気あるいは排気が良好に行われるように制御することにより、エンジンの安定性向上、燃費の向上、あるいは排気エミッションを低減することが可能である。
【０００３】
例えばエンジンの低負荷時においては吸入空気量が少ないため、エンジンのシリンダ内に燃焼を悪化させる残留排気ガスが少ないことが望ましい。吸気弁および排気弁のバルブボディが同時に開いている期間（オーバーラップ期間）において、吸気側はスロットルにより負圧であり、排気側は正圧であるので、排気ガスが吸気側に吹き返し、燃焼が悪化したり、失火したりする場合がある。このため、通常よりも排気弁の閉じる時期が早く、吸気弁の開く時期が遅いことが要求される。また、吸気弁の閉じる時期を遅くすることにより、ポンピングロスを低減し燃費を向上することができる。したがって、アイドル運転および始動時には、排気弁の閉じる時期が早く、吸気弁の開く時期が遅い基本位相に制御することが望ましい。
【０００４】
また、エンジンの中負荷以上においてはＥＧＲ量を制御し、ポンピングロスの低減を内部ＥＧＲにより行い、燃費の向上と排気エミッションの低減をさせるため、吸気側の開弁時期を早くしたり、排気側の閉弁時期を遅くすることが望ましい。
【０００５】
さらに、エンジンの全負荷においては、大量の空気をエンジンのシリンダ内に入れる必要があるため、低速域においては早く吸気弁を閉じてマニホールドへの逆流を防止し、高速域においては空気の慣性を利用して遅く吸気弁を閉じることが望ましい。また排気側は、排気脈動を最大限利用できる位相に排気弁を制御することが望ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
電磁駆動式のバルブ駆動装置は、電子制御装置（ＥＣＵ）からの指示により前述したような吸気側および排気側のバルブタイミングの要求を満たすことができる。しかし、カム駆動式のバルブ駆動装置に比較し、騒音、信頼性、消費電力および製造コスト等において解決すべき課題は多い。
【０００７】
従来のバルブ駆動装置においては、例えば図６に示すように、吸気側バルブクリアランスはエンジンの冷却油の温度にしたがって変化し、また例えば図７に示すように、排気側バルブクリアランスは排気ガスの温度にしたがって変化する。したがって、シリンダヘッド、ハウジング、バルブボディおよびアーマチャシャフトの熱膨張差や、バルブボディのシート部の摩耗量を吸収するため、常温時にバルブステムとアーマチャシャフトとの間に所定のクリアランスを設けていた。そして、上記のクリアランスを小さくする方法が提案されている。しかしながら、クリアランス変化を小さくする方法では、クリアランスを検知する必要があり、着座速度制御が複雑になることが避けられない。また、着座速度制御にダンパを用いる方式では、バルブクリアランスを０．３ｍｍ程度とすると、アーマチャを吸引するための電磁力が足りずに吸着失敗となる。
【０００８】
そこで、従来のエンジンに対し、エンジンオイル油圧を用いた油圧バルブリフタ、いわゆる流体ラッシュアジャスタが開発されている。しかしながら、上記の流体ラッシュアジャスタは、以下の点で電磁駆動式のバルブ駆動装置に用いることが困難である。
【０００９】
▲１▼ 外部油圧源が必要である。従来のエンジンの場合、エンジンオイルポンプ油圧およびエンジンオイルを使用することができるが、しかし、電磁駆動式のバルブ駆動装置では、エンジンオイルよりも粘度の小さい専用オイルを用いてアクチュエータを潤滑するため、専用のオイルポンプが必要となり、装置の体格が増大する。
【００１０】
▲２▼ １０グラム程度の流体ラッシュアジャスタの質量が電磁駆動式のバルブ駆動装置の可動部に加わり、可動部の遷移時間が増大し、バルブの応答性が悪化する。
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で装置の体格を増大させることなく、バルブクリアランスを調整するバルブ駆動装置を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明の他の目的は、可動部の質量増加を抑えて消費電力を低減するとともに、バルブの応答性を向上するバルブ駆動装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のバルブ駆動装置によると、距離変更手段は、バルブボディおよび可動子シャフトに生じる相対回転を利用してバルブボディと可動子シャフトとの間の距離を変更する。このため、第１および第２の付勢手段のサージによりバルブボディや可動子シャフトが運転中に回転し、バルブボディおよび可動子シャフトに相対回転が生じると、距離変更手段によりバルブボディと可動子シャフトとの間の距離が変更される。したがって、外部油圧源を必要としないので、簡単な構成で装置の体格を増大させることなく、バルブクリアランスを調整することができる。また、可動部の質量増加を抑えて消費電力を低減するとともに、バルブの応答性を向上することができる。
また、本発明の請求項１記載のバルブ駆動装置によると、バルブボディと可動子シャフトとの接続部に設けられるバルブクリアランス調整部材は、可動子シャフトのバルブボディ側の端面、またはバルブボディの可動子シャフト側の端面に接触可能な螺旋状端面をもつ。このため、第１または第２の固定子が可動子本体を吸引するとき、第１および第２の付勢手段の伸縮によりバルブボディおよび可動子シャフトに相対回転が生じ、可動子シャフトのバルブボディ側の端面、またはバルブボディの可動子シャフト側の端面と螺旋状端面との間に滑りが生じてバルブボディと可動子シャフトとの間の距離が小さくなる方向に変更される。
さらにまた、本発明の請求項１記載のバルブ駆動装置によると、バルブボディの可動子シャフト側端部の中心部に軸方向に中空な空間を形成する第１の内壁と、可動子シャフトのバルブボディ側端部の中心部に軸方向に中空な空間を形成する第２の内壁と、バルブクリアランス調整部材の中心部に軸方向に中空な空間を形成する第３の内壁とに遊嵌合する軸部材が設けられているので、バルブクリアランス調整部材と可動子シャフトの互いに接触する螺旋状端面は径方向にずれることなく軸部材を中心に滑ることができる。また、バルブボディおよび可動子シャフトの軸が傾くことを防止し、バルブボディおよび可動子シャフトの軸受部に横荷重が発生することを防止する。したがって、バルブボディおよび可動子シャフトの往復運動による摩擦損失および消費電力を低減し、安定した作動を得ることができる。
【００１４】
本発明の請求項２記載のバルブ駆動装置によると、第１および第２の付勢手段はコイルスプリングであって、第１の付勢手段と前記第２の付勢手段とは巻き方向が逆方向であるので、第１および第２の付勢手段の伸縮時に第１および第２の付勢手段の両端は互いに逆方向に回転する。このため、バルブボディと可動子シャフトとには互いに逆方向の回転トルクが伝達され、バルブボディおよび可動子シャフトに相対回転が生じる。したがって、距離変更手段によりバルブボディと可動子シャフトとの間の距離が確実に変更され、バルブクリアランスが確実に調整される。
【００１６】
本発明の請求項３記載のバルブ駆動装置によると、第３の付勢手段は、可動子シャフトとバルブクリアランス調整部材とを含めた見かけのシャフト長さが長くなる方向にバルブクリアランス調整部材を付勢しているので、第１の固定子が可動子本体を吸引し保持するとき、バルブクリアランスがある場合（プラス）には、バルブクリアランスをなくすように働く。
【００１８】
本発明の請求項４記載のバルブ駆動装置によると、距離変更手段は、バルブクリアランスをゼロにするラッシュアジャスタを構成しているので、可動子本体の吸着失敗を防ぐとともに、バルブボディ等の部材の摩耗によるクリアランス変化を補償することができる。したがって、使用環境温度の変化および使用劣化による影響を低減し、安定した作動を得ることができる。
【００１９】
本発明の請求項５記載のバルブ駆動装置によると、エンジン停止後の冷間始動時における第１または第２の固定子が可動子本体を吸着するまでの期間を、エンジンの常温始動時における第１または第２の固定子が可動子本体を吸着するまでの期間よりも長くする励起振動変更手段を備えている。シリンダヘッド、ハウジング、バルブボディおよび可動子シャフトの熱膨張差によって生じるバルブクリアランスの増加は、エンジン停止後の降温によって元に戻る。しかし、次回の冷間始動時において、バルブ駆動装置の共振励起振動をエンジンの常温始動時よりも長期間実行することで、上記の降温によるマイナスのバルブクリアランスを解消することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例によるバルブ駆動装置を図１〜図４に示す。本実施例のバルブ駆動装置１００は、エンジンの吸気弁を電磁力により駆動するバルブ駆動装置である。図２は、無通電時のバルブボディ１が半開きの状態を示している。
【００２１】
図２に示すバルブボディ１は、エンジンの燃焼室２に燃料と空気を供給する吸気口３を所定のタイミングで開閉制御される。バルブボディ１は、エンジンブロック４に形成されるスプリング収容室４０に向けて延長して形成されるステム１１により軸方向上下に移動する。図１に示すように、ステム１１の端部１１ａには、後述するバルブクリアランス調整部材８１の端面８１ｂに当接可能な端面１１ｂと、軸方向に中空な空間を中心部に形成し後述するピン８３が遊嵌合される第１の内壁としての内壁１１ｃとが形成されている。またバルブボディ１は、軸方向の移動を案内するステムガイド５によりエンジンブロック４に対して摺動自在に保持されている。
【００２２】
スプリング収容室４０内には、第１の付勢手段としての第１のスプリング４１および第２の付勢手段としての第２のスプリング７１が収容されている。第１のスプリング４１は、圧縮コイルスプリングであって、一方の端部が後述するロアハウジング６３に形成されたスプリング溝６４の内底面６５にスプリング座６６を介して当接し、他方の端部がアッパリテーナ４２に当接している。アッパリテーナ４２は後述するアーマチャシャフト２２の端部１１ａにコッタ４５により固定されているので、第１のスプリング４１はバルブボディ１を弁開方向に付勢している。
【００２３】
第２のスプリング７１は、圧縮コイルスプリングであって、一方の端部がロアリテーナ７２に当接し、他方の端部がスプリング収容室４０の内底面４６に当接している。ロアリテーナ７２はバルブボディ１のステム１１の端部１１ａにコッタ７５により固定されているので、第２のスプリング７１はバルブボディ１を弁閉方向に付勢している。また第２のスプリング７１は、第１のスプリング４１とは巻き方向が逆方向である。ここで、端面が円周方向に回転を規制されないコイルスプリングは伸びにともない、端面同士が巻き方向と反対側に互いに回転し、縮むときには巻き方向に互いに回転することが知られている。このため、向かい合う圧縮コイルスプリングのリテーナー側は、伸縮にともない互いに反対方向に回転する。第１実施例において、例えば第１のスプリング４１を右巻き、第２のスプリング７１を左巻きとする。上述のように、向かい合う圧縮コイルスプリングのリテーナー側は伸縮にともない互いに反対方向に回転するので、例えば第１のスプリング４１が伸びるとき、バルブボディ１側から見てアッパリテーナ４２およびアーマチャシャフト２２は右に回転する方向に回転トルクが伝達される。このとき、互いに押し合っているロアリテーナ７２およびバルブボディ１は、左向きに回転する方向に回転トルクが伝達される。
【００２４】
図１および図３に示すように、距離変更手段８０は、バルブボディ１およびアーマチャシャフト２２に生じる相対回転を利用してバルブボディ１とアーマチャシャフト２２との間の距離を変更するものであって、バルブクリアランス調整部材８１、第３のスプリング８２および隙間ばめのピン８３を有している。
【００２５】
バルブクリアランス調整部材８１は、バルブボディ１とアーマチャシャフト２２との接続部に設けられており、概略中空円筒形状であって、一方の端部にアーマチャシャフト２２のバルブボディ１側の端面２２ｂに接触可能な螺旋状端面８１ａと、アーマチャシャフト２２のバルブボディ１側の端部２２ａに形成される段差部２２ｄに当接可能な段差部８１ｄとを有し、他方の端部にバルブボディ１のアーマチャシャフト２２側、すなわちステム１１の端面１１ｂに当接可能な端面８１ｂを有している。螺旋状端面８１ａのつる巻角をθとすると、θはφ５ｍｍのシャフト１周で１ｍｍ進む程度と小さいので、金属同士の摩擦係数を考慮すると通常の端面押し合いで滑ることはない。またバルブクリアランス調整部材８１は、軸方向に中空の空間を中心部に形成する第３の内壁としての内壁８１ｃを有しており、この内壁８１ｃにピン８３が遊嵌合している。
【００２６】
第３の付勢手段としての第３のスプリング８２は、ねじりコイルスプリングであって、一方の端部がアーマチャシャフト２２に固定され、他方の端部がバルブクリアランス調整部材８１に固定されている。第３のスプリング８２は、段差部８１ｄが段差部２２ｄから離間する方向にバルブクリアランス調整部材８１を付勢している。すなわち第３のスプリング８２は、アーマチャシャフト２２とバルブクリアランス調整部材８１とを含めた見かけのシャフト長さが長くなる方向にバルブクリアランス調整部材８１を付勢している。また、第３のスプリング８２の付勢力は、第１および第２のスプリング４１および７１の付勢力に比べて無視できる程度に小さく設定されている。
【００２７】
軸部材としてのピン８３は、後述するアーマチャシャフト２２の内壁２２ｃ、ステム１１の内壁１１ｃおよびバルブクリアランス調整部材８１の内壁に遊嵌合している。したがってピン８３は、バルブボディ１のステム１１およびアーマチャシャフト２２の軸の傾きを防止して摺動抵抗を低減することができ、バルブボディ１およびアーマチャシャフト２２の往復運動による摩擦損失および消費電力を低減し、安定した作動を得ることができる。
【００２８】
ハウジング６０は、概略円筒形状のアッパハウジング６１と、概略円筒形状のミドルハウジング６２と、概略円筒形状のロアハウジング６３とからなり、スプリング収容室４０を形成するエンジンブロック４の内壁に嵌め込まれ固定されている。ハウジング６０内には、アーマチャ２０と、第１の固定子としてのアッパコア３０と、第２の固定子としてのロアコア５０と、ダンパ手段９０と、支持腕１０１とが収容されている。
【００２９】
可動子としてのアーマチャ２０は、アーマチャ本体２１とアーマチャシャフト２２とから構成される。アーマチャ本体２１は、アッパコア３０とロアコア５０との間に配設され、円板状の鉄等の磁性材からなる。
【００３０】
可動子シャフトとしてのアーマチャシャフト２２は、一方の端部がアーマチャ本体２１の略中心部に嵌め込まれて後述する接続部材１０２を介して支持腕１０１に接合されており、他方の端部２２ａが距離変更手段８０を介してバルブボディ１のステム１１の端部１１ａに接続されている。
【００３１】
アーマチャシャフト２２のバルブボディ１側の端部２２ａには、バルブクリアランス調整部材８１の螺旋状端面８１ａに接触可能な端面２２ｂと、バルブクリアランス調整部材８１の段差部８１ｄに当接可能な段差部２２ｄと、軸方向に中空の空間を中心部に形成しピン８３が遊嵌合される第２の内壁としての内壁２２ｃとが形成されている。端面２２ｂおよび段差部２２ｄは、端面２２ｂが螺旋状端面８１ａに密着して螺旋状端面８１ａとの間に滑りが生じるように、螺旋状端面８１ａおよび段差部８１ｄに対応した形状となっている。
【００３２】
アッパコア３０は、アッパハウジング６１に収容されており、鉄等の磁性材により形成されている。アッパコア３０の内部に第１のコイル部としてのアッパコイル３１が巻回されている。アッパコイル３１は通電されると、アッパコア３０がアーマチャ本体２１を吸引して弁閉方向にアーマチャ２０およびバルブボディ１を移動させる電磁力を発生する。
【００３３】
ロアコア５０は、ロアハウジング６３に収容されており、アーマチャ本体２１を挟んでアッパコア３０に対向して配設されている。ロアコア５０は鉄等の磁性材により形成されている。ロアコア５０の内部に第２のコイル部としてのロアコイル５１が巻回されている。ロアコイル５１は通電されると、ロアコア５０がアーマチャ本体２１を吸引して弁開方向にアーマチャ２０およびバルブボディ１を移動させる電磁力を発生する。
【００３４】
アッパコア３０とロアコア５０との間にはミドルハウジング６２が配設されており、ミドルハウジング６２の厚みにより、アーマチャ２０の移動量が規制される。ここで、アーマチャ２０と、アッパコア３０と、アッパコイル３１と、ロアコア５０と、ロアコイル５１とは、電磁アクチュエータを構成している。
【００３５】
ダンパ手段９０は、アーマチャ本体２１がアッパコア３０あるいはロアコア５０に着座する直前にダンパ機能を発揮するものであって、円筒状に形成されたハウジング９１内に設けられる外輪９２、内輪９３、ゴム材で形成された可動膜９４、９５および可動筒９６を有している。
【００３６】
外輪９２はハウジング９１の内周壁に固定されており、外輪９２、内輪９３および可動膜９４、９５は密封容器を構成している。この密封容器内には作動油が充填されている。可動筒９６は、アーマチャシャフト２２の軸方向に所定間隔をおいて嵌合している環状部材９７および９８に当接可能な環状凸部９９が形成されている。可動膜９４、９５および可動筒９６は可動部材を構成している。
【００３７】
アーマチャシャフト２２の反バルブボディ側の端部には支持腕１０１と接続部材１０２とが設けられている。支持腕１０１は、板バネ等の弾性部材からなり、一方の端部がアッパハウジング６１の反エンジンブロック側の端部に固定され、他方の端部が接続部材１０２に固定されている。支持腕１０１は、アーマチャシャフト２２の中心軸に対し点対称に設けられている。また、第１および第２のスプリング４１および７１の付勢力は、支持腕１０１の変形方向反転に伴う変形力のヒステリシスに比べて大きく設定されているので、支持腕１０１の変形力のヒステリシスは無視できる程度に小さい。したがって、支持腕１０１の変形力のヒステリシスは、従来の滑り軸受けのクーロン摩擦のヒステリシスよりも小さい。また、支持腕１０１のアッパハウジング６１との取付部近傍には図示しないリフトセンサが設けられており、例えば歪ゲージ等のように、支持腕１０１の弾性変形量に基づいてアーマチャシャフト２２の移動量を検出することができる。支持腕１０１にリフトセンサを配置することで、リフトセンサの特別な設置場所を確保しなくてよい。
【００３８】
接続部材１０２は、アーマチャシャフト２２と支持腕１０１とを接続しており、例えばアーマチャシャフト２２に形成される図示しない円周溝に嵌合すること等により、アーマチャシャフト２２の軸中心の回転を許容し、アーマチャシャフト２２の支持腕１０１に対する軸方向の移動を規制している。このため、アーマチャシャフト２２の軸方向のがたつきを防止し、作動の安定性を高めることができる。
【００３９】
上記の構成のバルブ駆動装置１００において、アッパコイル３１およびロアコイル５１に無通電時、アーマチャ本体２１がアッパコア３０とロアコア５０との略中間位置になるように、第１のスプリング４１および第２のスプリング７１のセット荷重が調整されている。このとき、バルブボディ１は、図２に示すように半開きの状態にある。そして、エンジン動作中は、アッパコイル３１とロアコイル５１とが交互に通電されて弁閉状態と弁開状態とを繰返す。
【００４０】
次に、距離変更手段８０の作動について、図１〜図５を用いて説明する。
まず、アッパコア３０がアーマチャ本体２１を吸引して第１のスプリング４１が縮み、第２のスプリング７１が伸びるとき、アーマチャシャフト２２の図１〜図３の上方向への動きにともなってバルブクリアランス調整部材８１には、ステム１１の端面１１ｂからは右方向、またアーマチャシャフト２２の端面２２ｂからは左方向に回転させる回転トルクが伝達される。ステム１１とアーマチャシャフト２２とは押し合っているので、上述の左方向の回転トルクをＴ_sとすると、Ｔ_sは以下の式▲１▼のようになる。
Ｔ_S＝Ｔ_SP・Ｄ_SP／Ｄ_S+Ｆｓｉｎθ・ｃｏｓθ×Ｄ_S／２ ・・・ ▲１▼
ここに、Ｔ_SPは、第３のスプリング８２の一方の端面を左方向に回転させようとする回転トルクであり、Ｄ_SPは、第３のスプリング８２の中心径であり、Ｄ_Sは、螺旋状端面８１ａの中心径であり、θは、螺旋状端面８１ａのつる巻角である。
【００４１】
図５より、（Ｔ_SP・Ｄ_SP／Ｄ_S・ｃｏｓθ+Ｆｓｉｎθ）／（Ｄ_S／２）が斜面に働く静摩擦力Ｆ_MS＝μＦｃｏｓθを上回ると、斜面を滑る。ここに、μは摩擦係数である。
【００４２】
また、上述の右方向の回転トルクをＴ_Hとすると、Ｔ_Hは以下の式▲２▼のようになる。
Ｔ_H＝Ｔ_SPH・Ｄ_SP／Ｄ_SH ・・・ ▲２▼
ここに、Ｔ_SPHは、第３のスプリング８２の他方の端面を右方向に回転させようとする回転トルクであり、Ｄ_SHは、バルブクリアランス調整部材８１の端面８１ｂの中心径であり、螺旋状端面８１ａの中心径Ｄ_Sに等しい。
【００４３】
図５より、Ｔ_H／（Ｄ_S／２）が平面に働く静摩擦力Ｆ_MS＝μＦｃｏｓθを上回ると、平面を滑る。
上記の式▲１▼および式▲２▼より、それぞれの回転トルクを比較すると、左方向の回転トルクの方が右方向の回転トルクよりも大きく、平面を滑る前に斜面を滑ることになる。結果として、バルブクリアランス調整部材８１はアーマチャシャフト２２の端面２２ｂで滑り、バルブボディ１とアーマチャシャフト２２との間の距離は短くなる。
【００４４】
次に、ロアコア５０がアーマチャ本体２１を吸引して第１のスプリング４１が伸び、第２のスプリング７１が縮むとき、アーマチャシャフト２２の図１〜図３の下方向への動きにともなってバルブクリアランス調整部材８１には、ステム１１の端面１１ｂからは左方向に回転させる回転トルクＴ_Hが伝達される。また、アーマチャシャフト２２の端面２２ｂからは右方向に回転させる以下の式▲３▼に示す回転トルクＴ_Sが伝達される。
Ｔ_S＝Ｔ_SP・Ｄ_SP／Ｄ_S−Ｆｓｉｎθ・ｃｏｓθ×Ｄ_S／２ ・・・ ▲３▼
上記の式▲２▼および式▲３▼より、ステム１１の端面１１ｂから左方向に回転させる回転トルクの方がアーマチャシャフト２２の端面２２ｂから右方向に回転させる回転トルクよりも大きく、斜面を滑らずに平面を滑ることになる。結果として、バルブクリアランス調整部材８１はステム１１の端面１１ｂで滑り、バルブボディ１とアーマチャシャフト２２との間の距離は変化しない。
【００４５】
バルブ駆動装置１００は、アーマチャ２０の上下方向の動き一対がバルブの閉開の動きに対応しており、上述のバルブボディ１とアーマチャシャフト２２との間の距離変化から、バルブ駆動装置１００の作動にともない、バルブボディ１とアーマチャシャフト２２と間の距離が常に短くなる方向に動こうとする。
【００４６】
次に、バルブクリアランスが生じたときの距離変更手段８０の作動について、図３および図４を用いて説明する。
図４（Ａ）に示す状態から図４（Ｂ）に示す状態にバルブクリアランスが増大するときには、バルブ閉のとき、バルブクリアランス調整部材８１の螺旋状端面８１ａとアーマチャシャフト２２の端面２２ｂとの間に隙間が生じている。ところが、図３に示す第３のスプリング８２により、見かけのシャフト長さが伸びる方向にバルブクリアランス調整部材８１は付勢されているので、隙間を塞ぐようにバルブクリアランス調整部材８１が回転して、図４（Ｃ）に示すように、バルブクリアランスがゼロになる位置まで移動する。
【００４７】
バルブクリアランス調整部材８１は、アーマチャシャフト２２に対して相対的な動きが可能であるように取り付けられているので、バルブボディ１とアーマチャシャフト２２とが第１および第２のスプリング４１および７１のサージにより相対的な回転を起こした場合にも、相対的な回転後の位置で上述のように、バルブボディ１とアーマチャシャフト２２との間の距離が短くなる作用、およびバルブクリアランスがある場合（プラス）にバルブクリアランス調整部材８１が回転してバルブクリアランスを塞ぐ作用は変わらず働く。したがって、バルブクリアランス調整部材８１はバルブクリアランスがゼロの点を安定点として、相対的に回転し、ゼロラッシュアジャスタとして働く。すなわち、距離変更手段８０は、バルブクリアランスをゼロにするラッシュアジャスタを構成している。
【００４８】
また、エンジンブロック４、ハウジング６０、バルブボディ１およびアーマチャシャフト２２の熱膨張差によって生じるバルブクリアランスの増加は、エンジン停止後の降温によって元に戻る。この現象は距離変更手段８０において、次回冷間始動時にマイナスのバルブクリアランスをもつのに相当する。このマイナスのバルブクリアランスを解消するため、エンジン停止後の冷間始動時におけるアッパコア３０またはロアコア５０がアーマチャ本体２１を吸着するまでの期間を、例えば共振励起吸着の共振周波数を少し外すこと等により、エンジンの常温時よりも長くする。すなわち、冷間始動時の共振励起振動をエンジンの常温始動時よりも長期間実行することで、上記の降温によるマイナスのバルブクリアランスを解消することができる。
【００４９】
次に、ダンパ手段９０の作動について説明する。
(1) 弁開時、アーマチャ本体２１がロアコア５０に着座する直前において、環状部材９７が環状凸部９９に衝突する。そして、アーマチャシャフト２２とともに可動筒９６が図２の下方に移動し、可動膜９４および９５が図２の下方に移動する。すると、密封容器内に充填されている作動油によりダンパ作用が発生する。したがって、アーマチャ本体２１がロアコア５０に直接衝突して大きな衝撃音が発生したり、アーマチャ本体２１およびロアコア５０が破損したりすることを防止することができる。
【００５０】
(2) 弁閉時、アーマチャ本体２１がアッパコア３０に着座する直前において、環状部材９８が環状凸部９９に衝突する。そして、アーマチャシャフト２２とともに可動筒９６が図１の上方に移動し、可動膜９４および９５が図１の上方に移動する。すると、密封容器内に充填されている作動油によりダンパ作用が発生する。したがって、アーマチャ本体２１がアッパコア３０に直接衝突して大きな衝撃音が発生したり、アーマチャ本体２１およびアッパコア３０が破損したりすることを防止することができる。
【００５１】
以上説明した本発明の一実施例においては、距離変更手段８０は、バルブボディ１およびアーマチャシャフト２２に生じる相対回転を利用してバルブボディ１とアーマチャシャフト２２との間の距離を変更する。このため、第１および第２のスプリング４１および７１のサージによりバルブボディ１やアーマチャシャフト２２が運転中に回転し、バルブボディ１およびアーマチャシャフト２２に相対回転が生じると、距離変更手段８０によりバルブボディ１とアーマチャシャフト２２との間の距離が変更される。したがって、外部油圧源を必要としないので、簡単な構成で装置の体格を増大させることなく、バルブクリアランスを調整することができる。また、可動部の質量増加を抑えて消費電力を低減するとともに、バルブの応答性を向上することができる。
【００５２】
さらに本実施例においては、距離変更手段８０は、バルブクリアランスをゼロにするラッシュアジャスタを構成しているので、アーマチャ本体２１の吸着失敗を防ぐとともに、バルブボディ１、バルブクリアランス調整部材８１等の部材の摩耗によるクリアランス変化を補償することができる。したがって、使用環境温度の変化および使用劣化による影響を低減し、安定した作動を得ることができる。
【００５３】
以上説明した本発明の一実施例では、バルブクリアランス調整部材８１のアーマチャシャフト２２側の端部に螺旋状端面８１ａを形成したが、本発明では、バルブクリアランス調整部材のバルブボディ側の端部に螺旋状端面を形成してもよい。
【００５４】
また本実施例では、作動油を充填した密封容器を有するダンパ手段９０を備えたバルブ駆動装置１００に本発明を適用した例について説明したが、本発明では、ダンパ手段に作動油を供給する手段、ならびにダンパ手段から作動油を排出する手段を備えたダンパ手段を備えたバルブ駆動装置に適用することは可能である。
【００５５】
また実施例では、吸気弁を電磁力により駆動するバルブ駆動装置に本発明を適用したが、排気弁を電磁力により駆動するバルブ駆動装置に適用可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるバルブ駆動装置の距離変更手段を示すものであって、図２の主要部拡大図である。
【図２】本発明の一実施例によるバルブ駆動装置の無通電時の状態を示す縦断面図である。
【図３】本発明の一実施例によるバルブ駆動装置の距離変更手段を示す模式図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、本発明の一実施例によるバルブ駆動装置の距離変更手段の作動を説明するための模式図である。
【図５】本発明の一実施例によるバルブ駆動装置の距離変更手段の作動を説明するための模式図である。
【図６】従来のバルブ駆動装置における吸気側バルブクリアランスを示すデータ図である。
【図７】従来のバルブ駆動装置における排気側バルブクリアランスを示すデータ図である。
【符号の説明】
１ バルブボディ
１１ ステム
１１ｂ 端面
１１ｃ 内壁（第１の内壁）
２０ アーマチャ（可動子）
２１ アーマチャ本体
２２ アーマチャシャフト（可動子シャフト）
２２ｂ 端面
２２ｃ 内壁（第２の内壁）
３０ アッパコア（第１の固定子）
３１ アッパコイル（第１のコイル部）
４１ 第１のスプリング（第１の付勢手段）
５０ ロアコア（第２の固定子）
５１ ロアコイル（第２のコイル部）
７１ 第２のスプリング（第２の付勢手段）
８０ 距離変更手段
８１ バルブクリアランス調整部材
８１ａ 螺旋状端面
８１ｂ 端面
８１ｃ 内壁（第３の内壁）
８２ 第３のスプリング（第３の付勢手段）
８３ ピン（軸部材）
１００ バルブ駆動装置

Claims (5)

1. 内燃機関の吸気弁あるいは排気弁のバルブボディと、
   前記バルブボディに接続される可動子シャフト、および磁性材からなる可動子本体を有する可動子と、
   前記可動子本体を吸引して前記バルブボディおよび前記可動子を弁閉方向に移動させる電磁力を発生する第１のコイル部を有する第１の固定子と、
   前記可動子本体を挟んで前記第１の固定子に対向して配設され、前記可動子本体を吸引して前記バルブボディおよび前記可動子を弁開方向に移動させる電磁力を発生する第２のコイル部を有する第２の固定子と、
   前記バルブボディまたは前記可動子を弁開方向に付勢する第１の付勢手段と、
   前記第１の付勢手段に対向して配設され、前記バルブボディまたは前記可動子を弁閉方向に付勢する第２の付勢手段と、
   前記バルブボディおよび前記可動子シャフトに生じる相対回転を利用して前記バルブボディと前記可動子シャフトとの間の距離を変更する距離変更手段とを備え、
   前記距離変更手段は、
   前記バルブボディと前記可動子シャフトとの接続部に設けられ、前記可動子シャフトの前記バルブボディ側の端面、または前記バルブボディの前記可動子シャフト側の端面に接触可能な螺旋状端面をもつバルブクリアランス調整部材を有し、
   さらに、前記バルブボディの前記可動子シャフト側端部の中心部に軸方向に中空な空間を形成する第１の内壁と、前記可動子シャフトの前記バルブボディ側端部の中心部に軸方向に中空な空間を形成する第２の内壁と、前記バルブクリアランス調整部材の中心部に軸方向に中空な空間を形成する第３の内壁と、前記第１、第２および第３の内壁に遊嵌合する軸部材とを有することを特徴とするバルブ駆動装置。
2. 前記第１および第２の付勢手段はコイルスプリングであって、前記第１の付勢手段と前記第２の付勢手段とは巻き方向が逆方向であることを特徴とする請求項１記載のバルブ駆動装置。
3. 前記距離変更手段は、前記可動子シャフトと前記バルブクリアランス調整部材とを含めた見かけのシャフト長さが長くなる方向に前記バルブクリアランス調整部材を付勢する第３の付勢手段を有することを特徴とする請求項１または２記載のバルブ駆動装置。
4. 前記距離変更手段は、バルブクリアランスをゼロにするラッシュアジャスタを構成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のバルブ駆動装置。
5. 内燃機関停止後の冷間始動時における前記第１の固定子または前記第２の固定子が前記可動子本体を吸着するまでの期間を、内燃機関の常温始動時における前記第１の固定子または前記第２の固定子が前記可動子本体を吸着するまでの期間よりも長くする励起振動変更手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のバルブ駆動装置。

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