JP4706781B2 - Solenoid valve - Google Patents

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Description

この発明は、一般的には、電磁駆動弁に関し、より特定的には、内燃機関に搭載された複数のバルブを一括に開閉駆動させる電磁駆動弁に関する。   The present invention relates generally to an electromagnetically driven valve, and more specifically to an electromagnetically driven valve that collectively opens and closes a plurality of valves mounted on an internal combustion engine.

従来の電磁駆動弁に関して、たとえば、米国特許第6467441号明細書には、電磁力とスプリングの弾性力との協働によって内燃機関のバルブが作動する電磁アクチュエータが開示されている(特許文献1)。特許文献1に開示された電磁アクチュエータは、ステムを有するバルブと、揺動アームとを備える。揺動アームは、サポートフレームに揺動自在に支持された第1端部と、ステムの先端に当接された第2端部とを含む。揺動アームの上下には、コアと、そのコアの周りに巻かれたコイルとからなる電磁石が配置されている。   Regarding a conventional electromagnetically driven valve, for example, US Pat. No. 6,467,441 discloses an electromagnetic actuator in which a valve of an internal combustion engine operates by cooperation of electromagnetic force and elastic force of a spring (Patent Document 1). . The electromagnetic actuator disclosed in Patent Document 1 includes a valve having a stem and a swing arm. The swing arm includes a first end that is swingably supported by the support frame, and a second end that is in contact with the tip of the stem. An electromagnet including a core and a coil wound around the core is disposed above and below the swing arm.

電磁アクチュエータは、揺動アームの第1端部に設けられ、バルブを開状態に向けて付勢するトーションバーと、ステムの外周に配置され、バルブを閉状態に向けて付勢する渦巻きばねとをさらに備える。電磁石で発生する電磁力と、トーションバーおよび渦巻きばねの弾性力とによって、揺動アームは、上下に配置された電磁石のコアに交互に引き寄せられる。   The electromagnetic actuator is provided at the first end of the swing arm, and a torsion bar that biases the valve toward the open state, and a spiral spring that is disposed on the outer periphery of the stem and biases the valve toward the closed state. Is further provided. The oscillating arm is alternately attracted to the upper and lower electromagnet cores by the electromagnetic force generated by the electromagnet and the elastic force of the torsion bar and the spiral spring.

また、同様の構造を備える電磁駆動弁が、特開2007−23889号公報(特許文献2)、特開2007−32436号公報(特許文献3)、独国特許出願公開第10025491号明細書(特許文献4)、米国特許第7088209号明細書(特許文献5)、米国特許第6571823号明細書(特許文献6)、米国特許第6481396号明細書(特許文献7)に開示されている。   Further, an electromagnetically driven valve having the same structure is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-23889 (Patent Document 2), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-32436 (Patent Document 3), German Patent Application Publication No. 10025491 (Patent Document). Document 4), US Pat. No. 7088209 (Patent Document 5), US Pat. No. 6,571,823 (Patent Document 6), and US Pat. No. 6,481,396 (Patent Document 7).

米国特許第6467441号明細書US Pat. No. 6,467,441 特開2007−23889号公報JP 2007-23889 A 特開2007−32436号公報JP 2007-32436 A 独国特許出願公開第10025491号明細書German Patent Application Publication No. 10025491 米国特許第7088209号明細書US Patent No. 7088209 米国特許第6571823号明細書US Pat. No. 6,571,823 米国特許第6481396号明細書US Pat. No. 6,481,396

上述の特許文献に開示される電磁駆動弁を用いて、エンジンの2バルブを一括に駆動させる構造が考えられる。しかしながら、エンジンの運転状況が低回転領域または低負荷領域などにあるとき、1バルブの駆動だけで十分な吸気量あるいは排気量が確保される場合がある。このような場合に2バルブを駆動させ続けると、電磁駆動弁で無駄な電力が消費されてしまう。   A structure is conceivable in which two valves of the engine are collectively driven using the electromagnetically driven valves disclosed in the above-mentioned patent documents. However, when the operating state of the engine is in a low rotation region or a low load region, a sufficient intake amount or exhaust amount may be secured only by driving one valve. In such a case, if the two valves are continuously driven, useless power is consumed by the electromagnetically driven valve.

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、消費電力の低減が図られる電磁駆動弁を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide an electromagnetically driven valve that can reduce power consumption.

この発明に従った電磁駆動弁は、内燃機関に設けられ、共通の気筒に並設された第1バルブおよび第2バルブと、第1バルブおよび第2バルブに連結され、電磁力により生じた駆動力が伝達される連結部材と、連結部材と第2バルブとの連結を解除可能なように設けられ、内燃機関の運転状況が低回転領域または低負荷領域のときに、連結部材と第2バルブとの連結を解除することによって、第1バルブおよび第2バルブが駆動する第1状態から、第1バルブが駆動し、第2バルブが停止する第2状態に切り替える切り替え機構とを備える。   An electromagnetically driven valve according to the present invention is provided in an internal combustion engine, and is connected to a first valve and a second valve, and a first valve and a second valve that are provided in parallel to a common cylinder, and is driven by electromagnetic force. A connecting member to which force is transmitted, and the connecting member and the second valve are provided so that the connection between the connecting member and the second valve can be released. And a switching mechanism for switching from the first state in which the first valve and the second valve are driven to the second state in which the first valve is driven and the second valve is stopped.

この発明の別の局面に従った電磁駆動弁は、内燃機関に設けられ、並設された第1バルブおよび第2バルブと、第1バルブおよび第2バルブを連結し、電磁力により生じた駆動力が伝達される連結部材と、連結部材に設けられた切り替え機構とを備える。切り替え機構は、第1バルブおよび第2バルブが駆動する第1状態と、第1バルブが駆動し、第2バルブが停止する第2状態とを切り替える。   An electromagnetically driven valve according to another aspect of the present invention is provided in an internal combustion engine, and connects a first valve and a second valve, and a first valve and a second valve arranged in parallel, and is driven by electromagnetic force. A connecting member to which force is transmitted and a switching mechanism provided in the connecting member are provided. The switching mechanism switches between a first state in which the first valve and the second valve are driven and a second state in which the first valve is driven and the second valve is stopped.

このように構成された電磁駆動弁によれば、第1バルブおよび第2バルブの駆動状態を、内燃機関の運転状況に応じて第1状態と第2状態との間で切り替える。これにより、第1バルブの駆動のみで内燃機関の正常な運転が確保されるタイミングで、第2バルブを停止させることができる。これにより、電磁駆動弁の消費電力を低減させることができる。   According to the electromagnetically driven valve configured as described above, the driving state of the first valve and the second valve is switched between the first state and the second state in accordance with the operating state of the internal combustion engine. As a result, the second valve can be stopped at a timing at which normal operation of the internal combustion engine is ensured only by driving the first valve. Thereby, the power consumption of an electromagnetically driven valve can be reduced.

また好ましくは、連結部材は、第1バルブに連結される第1連結部と、第2バルブに連結される第2連結部とを含む。切り替え機構は、連結部材を作動させるアクチュエータを含む。第1状態から第2状態に切り替える時、アクチュエータが第1連結部を支点に連結部材を回転させることにより、第2バルブと第2連結部との連結を解除する。このように構成された電磁駆動弁によれば、アクチュエータによる連結部材の作動を通じて、第1バルブおよび第2バルブの駆動状態を第1状態と第2状態との間で切り替えることができる。   Preferably, the connecting member includes a first connecting part connected to the first valve and a second connecting part connected to the second valve. The switching mechanism includes an actuator that operates the connecting member. When switching from the first state to the second state, the actuator rotates the connecting member around the first connecting portion, thereby releasing the connection between the second valve and the second connecting portion. According to the electromagnetically driven valve configured as described above, the driving state of the first valve and the second valve can be switched between the first state and the second state through the operation of the connecting member by the actuator.

また好ましくは、連結部材は、第2バルブを可動な状態で支持する支持部を含む。切り替え機構は、第2バルブを支持部に対して固定する固定部材と、固定部材を作動させるアクチュエータとを含む。第1状態から第2状態に切り替える時、アクチュエータが固定部材を作動させ、固定部材による第2バルブの固定を解除することにより、支持部を第2バルブに対して相対的に運動させる。このように構成された電磁駆動弁によれば、アクチュエータによる固定部材の作動を通じて、第1バルブおよび第2バルブの駆動状態を第1状態と第2状態との間で切り替えることができる。   Preferably, the connecting member includes a support portion that supports the second valve in a movable state. The switching mechanism includes a fixing member that fixes the second valve to the support portion, and an actuator that operates the fixing member. When switching from the first state to the second state, the actuator operates the fixing member and releases the fixing of the second valve by the fixing member, thereby moving the support portion relative to the second valve. According to the electromagnetically driven valve thus configured, the driving state of the first valve and the second valve can be switched between the first state and the second state through the operation of the fixing member by the actuator.

また好ましくは、連結部材は、第2バルブを可動な状態で支持する支持部を含む。切り替え機構は、第2バルブに油圧を負荷し、第2バルブを支持部に対して固定する油圧機構を含む。第1状態から第2状態に切り替える時、油圧機構による第2バルブの固定を解除することにより、支持部を第2バルブに対して相対的に運動させる。このように構成された電磁駆動弁によれば、油圧機構による第2バルブへの油圧の負荷およびその解除を通じて、第1バルブおよび第2バルブの作動状態を第1状態と第2状態との間で切り替えることができる。   Preferably, the connecting member includes a support portion that supports the second valve in a movable state. The switching mechanism includes a hydraulic mechanism that applies hydraulic pressure to the second valve and fixes the second valve to the support portion. When switching from the first state to the second state, the support portion is moved relative to the second valve by releasing the fixation of the second valve by the hydraulic mechanism. According to the electromagnetically driven valve configured as described above, the operating state of the first valve and the second valve is changed between the first state and the second state through the hydraulic load applied to the second valve by the hydraulic mechanism and the release thereof. Can be switched.

また好ましくは、油圧機構は、第2バルブに負荷させる油圧の大きさを制御する油圧制御部を含む。このように構成された電磁駆動弁によれば、油圧の大きさの制御によって、第2バルブと連結部材との相対的な位置を調整できる。これにより、第2バルブの駆動長さ、すなわちバルブリフト量を調整できる。   Preferably, the hydraulic mechanism includes a hydraulic control unit that controls the magnitude of the hydraulic pressure applied to the second valve. According to the electromagnetically driven valve configured as described above, the relative position between the second valve and the connecting member can be adjusted by controlling the hydraulic pressure. Thereby, the drive length of the second valve, that is, the valve lift amount can be adjusted.

以上説明したように、この発明に従えば、消費電力の低減が図られる電磁駆動弁を提供することができる。   As described above, according to the present invention, an electromagnetically driven valve capable of reducing power consumption can be provided.

この発明の実施の形態1における電磁駆動弁を搭載するガソリンエンジンを示す平面図である。It is a top view which shows the gasoline engine carrying the electromagnetically driven valve in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における電磁駆動弁を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the electromagnetically driven valve in Embodiment 1 of this invention. 図2中のIII−III線上に沿った電磁駆動弁の断面図である。It is sectional drawing of the electromagnetically driven valve along the III-III line in FIG. 図3中のバルブプレートの作動状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the operating state of the valve plate in FIG. この発明の実施の形態2における電磁駆動弁を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the electromagnetically driven valve in Embodiment 2 of this invention. 図5中の電磁駆動弁の駆動状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the drive state of the electromagnetically driven valve in FIG. この発明の実施の形態3における電磁駆動弁を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the electromagnetically driven valve in Embodiment 3 of this invention. 図7中の電磁駆動弁の駆動状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the drive state of the electromagnetically driven valve in FIG. 図7中の電磁駆動弁の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the electromagnetically driven valve in FIG.

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to below, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals.

(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1における電磁駆動弁を搭載するガソリンエンジンを示す平面図である。図1を参照して、電磁駆動弁10は、内燃機関としてのガソリンエンジン60に搭載されている。ガソリンエンジン60は、複数の気筒200を含む。複数の気筒200は、互いに間隔を隔てて一方向に並ぶ。ガソリンエンジン60は、直列多気筒エンジンである。
(Embodiment 1)
1 is a plan view showing a gasoline engine equipped with an electromagnetically driven valve according to Embodiment 1 of the present invention. With reference to FIG. 1, the electromagnetically driven valve 10 is mounted on a gasoline engine 60 as an internal combustion engine. The gasoline engine 60 includes a plurality of cylinders 200. The plurality of cylinders 200 are arranged in one direction at intervals. The gasoline engine 60 is an in-line multi-cylinder engine.

電磁駆動弁10を搭載する内燃機関の種類は、特に限定されず、たとえばディーゼルエンジンであってもよい。内燃機関は、単気筒エンジンであってもよい。複数の気筒200が配置されるレイアウトは、特に限定されず、内燃機関は、V型エンジン、水平対向型エンジン、W型エンジン等であってもよい。   The type of the internal combustion engine on which the electromagnetically driven valve 10 is mounted is not particularly limited, and may be a diesel engine, for example. The internal combustion engine may be a single cylinder engine. The layout in which the plurality of cylinders 200 are arranged is not particularly limited, and the internal combustion engine may be a V-type engine, a horizontally opposed engine, a W-type engine, or the like.

ガソリンエンジン60は、1気筒当たり、吸気バルブ14p,14qおよび排気バルブ15p,15qの4バルブを含む。各気筒において、吸気バルブ14pと吸気バルブ14qとが並んで配置され、排気バルブ15pと排気バルブ15qとが並んで配置されている。電磁駆動弁10は、ガソリンエンジン60の各気筒の吸気バルブ14pと吸気バルブ14qとを一括に開閉駆動する。電磁駆動弁10は、ガソリンエンジン60の各気筒の排気バルブ15pと排気バルブ15qとを一括に開閉駆動する。   The gasoline engine 60 includes four valves, that is, intake valves 14p and 14q and exhaust valves 15p and 15q per cylinder. In each cylinder, an intake valve 14p and an intake valve 14q are arranged side by side, and an exhaust valve 15p and an exhaust valve 15q are arranged side by side. The electromagnetically driven valve 10 collectively opens and closes the intake valve 14p and the intake valve 14q of each cylinder of the gasoline engine 60. The electromagnetically driven valve 10 collectively opens and closes the exhaust valve 15p and the exhaust valve 15q of each cylinder of the gasoline engine 60.

電磁駆動弁10は、3以上の複数の吸気バルブまたは排気バルブを一括に開閉駆動するように設けられてもよい。   The electromagnetically driven valve 10 may be provided so as to open and close a plurality of three or more intake valves or exhaust valves collectively.

図2は、この発明の実施の形態1における電磁駆動弁を示す断面図である。以下、吸気バルブ14pと吸気バルブ14qとを一括に開閉駆動する電磁駆動弁10について説明するが、排気バルブ15pと排気バルブ15qとを一括に開閉駆動する電磁駆動弁10についても同様である。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the electromagnetically driven valve according to Embodiment 1 of the present invention. Hereinafter, the electromagnetically driven valve 10 that collectively opens and closes the intake valve 14p and the intake valve 14q will be described, but the same applies to the electromagnetically driven valve 10 that collectively opens and closes the exhaust valve 15p and the exhaust valve 15q.

図1および図2を参照して、電磁駆動弁10は、電磁力と弾性力との協働によって駆動する回転駆動式の電磁駆動弁である。電磁駆動弁10は、吸気バルブ14pおよび14qと、仮想軸である中心軸25を中心に揺動運動するディスク21と、ディスク21に電磁力を作用させる電磁石51mおよび51nとを含む。   1 and 2, the electromagnetically driven valve 10 is a rotationally driven electromagnetically driven valve that is driven by cooperation of electromagnetic force and elastic force. The electromagnetically driven valve 10 includes intake valves 14p and 14q, a disk 21 that swings around a central axis 25 that is a virtual axis, and electromagnets 51m and 51n that apply an electromagnetic force to the disk 21.

吸気バルブ14pおよび吸気バルブ14qは、それぞれステム11pおよびステム11qを含む。ステム11pとステム11qとは、互いに平行に延びる。吸気バルブ14pおよび吸気バルブ14qは、ディスク21の揺動運動を受けてステム11pおよび11qが延びる方向(矢印101に示す方向)に往復運動する。   The intake valve 14p and the intake valve 14q include a stem 11p and a stem 11q, respectively. The stem 11p and the stem 11q extend in parallel to each other. The intake valve 14p and the intake valve 14q reciprocate in the direction in which the stems 11p and 11q extend (the direction indicated by the arrow 101) in response to the swing motion of the disk 21.

吸気バルブ14pおよび14qは、シリンダヘッド18に設けられている。シリンダヘッド18には、吸気ポート16が形成されている。吸気ポート16から燃焼室17に連通する位置には、バルブシート19が設けられている。吸気バルブ14pおよび吸気バルブ14qは、それぞれステム11pおよびステム11qの先端に形成された傘部12を含む。吸気バルブ14pおよび14qの往復運動に伴って、傘部12がバルブシート19に密着したり、バルブシート19から離脱することによって、吸気ポート16の開閉が行なわれる。   The intake valves 14p and 14q are provided in the cylinder head 18. An intake port 16 is formed in the cylinder head 18. A valve seat 19 is provided at a position where the intake port 16 communicates with the combustion chamber 17. The intake valve 14p and the intake valve 14q include an umbrella portion 12 formed at the tip of the stem 11p and the stem 11q, respectively. As the intake valves 14p and 14q reciprocate, the umbrella portion 12 is brought into close contact with the valve seat 19 or detached from the valve seat 19, whereby the intake port 16 is opened and closed.

電磁駆動弁10は、バルブプレート31および中間ステム32を含む。バルブプレート31は、吸気バルブ14pから吸気バルブ14qに向けて延びる。バルブプレート31は、吸気バルブ14pと吸気バルブ14qとを連結する。バルブプレート31は、電磁力によって生じた駆動力を吸気バルブ14pおよび14qに伝達する。中間ステム32は、ディスク21とバルブプレート31との間を接続する。電磁力によって生じた駆動力は、ディスク21から中間ステム32を介してバルブプレート31に受け渡される。   The electromagnetically driven valve 10 includes a valve plate 31 and an intermediate stem 32. The valve plate 31 extends from the intake valve 14p toward the intake valve 14q. The valve plate 31 connects the intake valve 14p and the intake valve 14q. The valve plate 31 transmits the driving force generated by the electromagnetic force to the intake valves 14p and 14q. The intermediate stem 32 connects between the disk 21 and the valve plate 31. The driving force generated by the electromagnetic force is transferred from the disk 21 to the valve plate 31 via the intermediate stem 32.

電磁駆動弁10は、ステム11pおよび11qを軸方向に摺動可能なように案内するガイド部材41を含む。電磁駆動弁10は、中間ステム32を軸方向に摺動可能なように案内するガイド部材42を含む。ガイド部材41および42は、各ステムとの高速摺動に耐えられるように、たとえばステンレスなどの金属から形成されている。   The electromagnetically driven valve 10 includes a guide member 41 that guides the stems 11p and 11q so as to be slidable in the axial direction. The electromagnetically driven valve 10 includes a guide member 42 that guides the intermediate stem 32 so as to be slidable in the axial direction. The guide members 41 and 42 are made of metal such as stainless steel, for example, so as to withstand high-speed sliding with each stem.

ステム11pおよびステム11qの外周上には、それぞれ、鍔状のロアリテーナ44により第1ばね部材としてのロアスプリング43が支持されている。ロアスプリング43は、コイルばねから形成されている。ロアスプリング43は、ステム11pおよび11qを上昇させる方向の弾性力を、吸気バルブ14pおよび14qに作用させている。   On the outer circumferences of the stem 11p and the stem 11q, a lower spring 43 as a first spring member is supported by a bowl-shaped lower retainer 44, respectively. The lower spring 43 is formed of a coil spring. The lower spring 43 applies an elastic force in the direction in which the stems 11p and 11q are raised to the intake valves 14p and 14q.

シリンダヘッド18の頂面上には、支持台48が固定されている。支持台48には、電磁石51mおよび51nが支持されている。電磁石51mおよび電磁石51nは、ディスク21の上下にそれぞれ配置されている。   A support base 48 is fixed on the top surface of the cylinder head 18. The support base 48 supports electromagnets 51m and 51n. The electromagnet 51m and the electromagnet 51n are arranged above and below the disk 21, respectively.

電磁石51mと電磁石51nとは同一形状を有する。代表的に電磁石51nの形状について説明すると、電磁石51nは、コイル53およびコア52を含む。コイル53は、コア52に巻回されている。   The electromagnet 51m and the electromagnet 51n have the same shape. The shape of the electromagnet 51n will be described typically. The electromagnet 51n includes a coil 53 and a core 52. The coil 53 is wound around the core 52.

コア52は、磁性材料から形成されており、本実施の形態では、積層された複数の電磁鋼板から形成されている。コア52は、電磁鋼板以外の磁性材料、たとえば磁性粉末の圧粉体から形成されてもよい。電磁石51mのコイル53と、電磁石51nのコイル53とは、連続する単一のコイル線から形成されてもよいし、別々のコイル線から形成されてもよい。   The core 52 is made of a magnetic material, and in this embodiment, the core 52 is made of a plurality of laminated electromagnetic steel plates. The core 52 may be formed of a magnetic material other than the electromagnetic steel plate, for example, a green compact of magnetic powder. The coil 53 of the electromagnet 51m and the coil 53 of the electromagnet 51n may be formed from a single continuous coil wire or may be formed from separate coil wires.

支持台48には、ディスク21が支持されている。ディスク21は、磁性材料から形成されている。ディスク21は、強度を確保するためバルク材から形成されている。ディスク21は、支持部23と連結部22とを含む。支持部23には、中心軸25が規定されている。ディスク21は、支持部23から連結部22に向けてステム11pおよび11qに交差する方向に延在する。   The disk 21 is supported on the support base 48. The disk 21 is made of a magnetic material. The disk 21 is formed from a bulk material to ensure strength. The disk 21 includes a support portion 23 and a connecting portion 22. A central axis 25 is defined in the support portion 23. The disk 21 extends from the support portion 23 toward the connecting portion 22 in a direction intersecting the stems 11p and 11q.

支持部23には、貫通孔24が形成されている。貫通孔24には、第2ばね部材としてのトーションバー30が圧入されている。トーションバー30は、中心軸25の軸方向に延びている。支持部23は、トーションバー30を介して支持台48に回転自在に支持されている。中間ステム32の先端32cが連結部22に当接することにより、中間ステム32とディスク21とが連結されている。   A through hole 24 is formed in the support portion 23. A torsion bar 30 as a second spring member is press-fitted into the through hole 24. The torsion bar 30 extends in the axial direction of the central shaft 25. The support portion 23 is rotatably supported by the support base 48 via the torsion bar 30. The intermediate stem 32 and the disk 21 are connected by the tip 32c of the intermediate stem 32 coming into contact with the connecting portion 22.

トーションバー30は、中心軸25を中心に反時計周りに回転させる方向の弾性力をディスク21に作用させている。つまり、トーションバー30は、バルブプレート31を介してステム11pおよび11qを下降させる方向の弾性力を吸気バルブ14pおよび14qに作用させている。電磁力がディスク21に作用していない状態で、ディスク21は、ロアスプリング43およびトーションバー30の弾性力によって、開弁位置と閉弁位置との間の中間位置に位置決めされる。   The torsion bar 30 applies an elastic force to the disk 21 in a direction to rotate counterclockwise about the central axis 25. In other words, the torsion bar 30 applies the elastic force in the direction in which the stems 11p and 11q are lowered via the valve plate 31 to the intake valves 14p and 14q. In a state where the electromagnetic force is not acting on the disc 21, the disc 21 is positioned at an intermediate position between the valve opening position and the valve closing position by the elastic force of the lower spring 43 and the torsion bar 30.

電磁石51mのコイル53に電流が供給されると、電磁石51mのコア52とディスク21とを通る磁束流れが形成される。これにより、電磁石51mは、ディスク21を引き寄せる電磁力を発生させる。電磁石51nのコイル53に電流が供給されると、電磁石51nのコア52とディスク21とを通る磁束流れが形成される。これにより、電磁石51nは、ディスク21を引き寄せる電磁力を発生させる。   When a current is supplied to the coil 53 of the electromagnet 51m, a magnetic flux flow passing through the core 52 and the disk 21 of the electromagnet 51m is formed. Accordingly, the electromagnet 51m generates an electromagnetic force that attracts the disk 21. When a current is supplied to the coil 53 of the electromagnet 51n, a magnetic flux flow is formed through the core 52 and the disk 21 of the electromagnet 51n. As a result, the electromagnet 51n generates an electromagnetic force that attracts the disk 21.

電磁石51mおよび電磁石51nで発生する電磁力と、ロアスプリング43およびトーションバー30の弾性力とによって、ディスク21は、電磁石51mおよび電磁石51nに交互に引き寄せられ、中心軸25を中心に揺動する。ディスク21が電磁石51mに引き寄せられると、ステム11pおよび11qが上昇し、吸気バルブ14pおよび14qが閉弁位置へと位置決めされる。ディスク21が電磁石51nに引き寄せられると、ステム11pおよび11qが下降し、吸気バルブ14pおよび14qが開弁位置へと位置決めされる。   The disk 21 is alternately attracted to the electromagnet 51m and the electromagnet 51n by the electromagnetic force generated by the electromagnet 51m and the electromagnet 51n and the elastic force of the lower spring 43 and the torsion bar 30, and swings about the central shaft 25. When the disk 21 is attracted to the electromagnet 51m, the stems 11p and 11q are raised, and the intake valves 14p and 14q are positioned to the closed position. When the disk 21 is attracted to the electromagnet 51n, the stems 11p and 11q are lowered, and the intake valves 14p and 14q are positioned to the valve opening position.

図3は、図2中のIII−III線上に沿った電磁駆動弁の断面図である。図4は、図3中のバルブプレートの作動状態を示す断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the electromagnetically driven valve taken along line III-III in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the operating state of the valve plate in FIG.

図2から図4を参照して、バルブプレート31は、第1連結部としての連結部34と、第2連結部としての連結部35とを含む。吸気バルブ14pおよび吸気バルブ14qは、それぞれ連結部34および連結部35に連結されている。連結部34および連結部35には、それぞれ孔36および孔37が形成されている。孔36および孔37には、それぞれ吸気バルブ14pのステム11pおよび吸気バルブ14qのステム11qが挿入されている。   2 to 4, the valve plate 31 includes a connecting portion 34 as a first connecting portion and a connecting portion 35 as a second connecting portion. The intake valve 14p and the intake valve 14q are connected to a connecting portion 34 and a connecting portion 35, respectively. A hole 36 and a hole 37 are formed in the connecting part 34 and the connecting part 35, respectively. The stem 11p of the intake valve 14p and the stem 11q of the intake valve 14q are inserted into the hole 36 and the hole 37, respectively.

連結部35には、切り欠き部37gが形成されている。切り欠き部37gは、孔37の周縁の一部分を開放するように形成されている。切り欠き部37gの切り欠き幅は、ステム11qの直径よりも大きい。孔36は、その周縁が全周に渡って閉じた形状に形成されている。   The connection part 35 is formed with a notch part 37g. The notch 37g is formed so as to open a part of the periphery of the hole 37. The notch width of the notch 37g is larger than the diameter of the stem 11q. The hole 36 is formed in a shape whose peripheral edge is closed over the entire circumference.

電磁駆動弁10は、アクチュエータとしての油圧シリンダ61および62を含む。油圧シリンダ61および油圧シリンダ62は、それぞれアーム61gおよびアーム62gを含む。油圧シリンダ61と油圧シリンダ62とは、バルブプレート31を挟んでその両側に配置されている。アーム61gおよびアーム62gは、連結部34と連結部35との間でバルブプレート31に当接する。   The electromagnetically driven valve 10 includes hydraulic cylinders 61 and 62 as actuators. The hydraulic cylinder 61 and the hydraulic cylinder 62 include an arm 61g and an arm 62g, respectively. The hydraulic cylinder 61 and the hydraulic cylinder 62 are arranged on both sides of the valve plate 31. The arm 61g and the arm 62g are in contact with the valve plate 31 between the connecting portion 34 and the connecting portion 35.

油圧シリンダ61および62は、吸気バルブ14pおよび吸気バルブ14qが駆動する2バルブ駆動状態と、吸気バルブ14pが駆動し、吸気バルブ14qが停止する1バルブ駆動状態とを切り替える。   The hydraulic cylinders 61 and 62 switch between a two-valve drive state in which the intake valve 14p and the intake valve 14q are driven and a one-valve drive state in which the intake valve 14p is driven and the intake valve 14q is stopped.

より詳細には、油圧シリンダ61に油圧を供給することによって、アーム61gがバルブプレート31を押す。このとき、バルブプレート31が連結部34を支点に回転し、ステム11qが切り欠き部37gを通じて孔37から抜け出す。これにより、連結部35と吸気バルブ14qとの連結が解除される。ディスク21の揺動運動から切り離された吸気バルブ14qは、コイルばね43の弾性力を受けて閉弁位置に静止する。結果、電磁駆動弁10は、吸気バルブ14pのみが駆動する1バルブ駆動状態となる。   More specifically, the arm 61 g pushes the valve plate 31 by supplying hydraulic pressure to the hydraulic cylinder 61. At this time, the valve plate 31 rotates with the connecting portion 34 as a fulcrum, and the stem 11q comes out of the hole 37 through the notch 37g. As a result, the connection between the connecting portion 35 and the intake valve 14q is released. The intake valve 14q separated from the swinging motion of the disk 21 receives the elastic force of the coil spring 43 and stops at the valve closing position. As a result, the electromagnetically driven valve 10 is in a one-valve drive state in which only the intake valve 14p is driven.

油圧シリンダ62に油圧を供給することによって、アーム62gがバルブプレート31を押す。このとき、バルブプレート31が先の回転方向とは逆方向に回転し、ステム11qが切り欠き部37gを通じて孔37に嵌り込む。これにより、連結部35と吸気バルブ14qとが連結する。結果、電磁駆動弁10は、吸気バルブ14pおよび吸気バルブ14qが駆動する2バルブ駆動状態となる。   By supplying hydraulic pressure to the hydraulic cylinder 62, the arm 62g pushes the valve plate 31. At this time, the valve plate 31 rotates in the direction opposite to the previous rotation direction, and the stem 11q fits into the hole 37 through the notch 37g. Thereby, the connection part 35 and the intake valve 14q are connected. As a result, the electromagnetically driven valve 10 enters a two-valve drive state in which the intake valve 14p and the intake valve 14q are driven.

なお、バルブプレート31を作動させるアクチュエータとして油圧シリンダ以外のものを用いてもよい。アクチュエータとして、たとえばエアシリンダや電動モータ等を用いてもよい。   An actuator other than the hydraulic cylinder may be used as the actuator that operates the valve plate 31. For example, an air cylinder or an electric motor may be used as the actuator.

この発明の実施の形態1における電磁駆動弁10は、内燃機関としてのガソリンエンジン60に設けられ、並設された第1バルブとしての吸気バルブ14pおよび第2バルブとしての吸気バルブ14qと、吸気バルブ14pおよび吸気バルブ14qを連結し、電磁力により生じた駆動力が伝達される連結部材としてのバルブプレート31と、バルブプレート31に設けられた切り替え機構としての油圧シリンダ61および62とを備える。油圧シリンダ61および62は、吸気バルブ14pおよび吸気バルブ14qが駆動する第1状態としての2バルブ駆動状態と、吸気バルブ14pが駆動し、吸気バルブ14qが停止する第2状態としての1バルブ駆動状態とを切り替える。   An electromagnetically driven valve 10 according to Embodiment 1 of the present invention is provided in a gasoline engine 60 as an internal combustion engine, and an intake valve 14p as a first valve and an intake valve 14q as a second valve that are provided side by side, and an intake valve 14p and intake valve 14q are connected to each other, and a valve plate 31 as a connecting member to which a driving force generated by electromagnetic force is transmitted, and hydraulic cylinders 61 and 62 as a switching mechanism provided in the valve plate 31 are provided. The hydraulic cylinders 61 and 62 have a two-valve drive state as a first state in which the intake valve 14p and the intake valve 14q are driven, and a one-valve drive state as a second state in which the intake valve 14p is driven and the intake valve 14q is stopped. And switch.

このように構成された、この発明の実施の形態1における電磁駆動弁10によれば、ガソリンエンジン60の運転が低回転領域や低負荷領域にある場合など、吸気バルブ14pおよび吸気バルブ14qのうち一方の開弁のみで十分な吸気量が確保される場合がある。本実施の形態では、このようなタイミングで2バルブ駆動状態から1バルブ駆動状態に切り替えることによって、吸気バルブ14pのみを駆動させる。これにより、バルブの駆動に必要となる電磁力を小さく抑え、電磁駆動弁10の消費電力を低減させることができる。   According to the electromagnetically driven valve 10 according to Embodiment 1 of the present invention configured as described above, when the operation of the gasoline engine 60 is in a low rotation region or a low load region, the intake valve 14p and the intake valve 14q There may be a case where a sufficient intake amount is secured only by opening one of the valves. In the present embodiment, only the intake valve 14p is driven by switching from the two-valve driving state to the one-valve driving state at such timing. Thereby, the electromagnetic force required for driving the valve can be kept small, and the power consumption of the electromagnetically driven valve 10 can be reduced.

(実施の形態2)
図5は、この発明の実施の形態2における電磁駆動弁を示す断面図である。図6は、図5中の電磁駆動弁の駆動状態を示す断面図である。本実施の形態における電磁駆動弁は、実施の形態1における電磁駆動弁10と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a sectional view showing an electromagnetically driven valve according to Embodiment 2 of the present invention. 6 is a cross-sectional view showing a driving state of the electromagnetically driven valve in FIG. The electromagnetically driven valve in the present embodiment basically has the same structure as that of the electromagnetically driven valve 10 in the first embodiment. Hereinafter, the description of the overlapping structure will not be repeated.

図5および図6を参照して、本実施の形態では、バルブプレート31が支持部65を含む。支持部65は、吸気バルブ14qを可動な状態に支持する。支持部65は、吸気バルブ14qをその往復運動方向に可動な状態で支持する。支持部65には、孔66が形成されている。孔66は、貫通孔である。吸気バルブ14qのステム11qが、孔66に挿入されている。ステム11qは、その軸方向に摺動可能なように挿入されている。   With reference to FIGS. 5 and 6, in the present embodiment, valve plate 31 includes a support portion 65. The support part 65 supports the intake valve 14q in a movable state. The support part 65 supports the intake valve 14q in a movable state in the reciprocating direction. A hole 66 is formed in the support portion 65. The hole 66 is a through hole. A stem 11q of the intake valve 14q is inserted into the hole 66. The stem 11q is inserted so as to be slidable in the axial direction.

本実施の形態における電磁駆動弁は、固定部材としてのピン68と、ピン68を作動させるアクチュエータとしての油圧シリンダ69とを含む。油圧シリンダ69には、たとえば、シリンダヘッド18内のエンジンオイルが供給される。   The electromagnetically driven valve in the present embodiment includes a pin 68 as a fixed member and a hydraulic cylinder 69 as an actuator that operates the pin 68. For example, engine oil in the cylinder head 18 is supplied to the hydraulic cylinder 69.

図6(A)中には、2バルブ駆動状態でバルブプレート31が開弁位置に位置決めされた時の様子が示されている。図6(A)に示すように、油圧シリンダ69に油圧を供給することによって、バルブプレート31および吸気バルブ14qにピン68が差し込まれる。これにより、吸気バルブ14qが支持部65に対して固定される。このとき、電磁駆動弁は、吸気バルブ14pおよび吸気バルブ14qが駆動する2バルブ駆動状態となる。   FIG. 6 (A) shows the state when the valve plate 31 is positioned at the valve opening position in the two-valve driving state. As shown in FIG. 6A, by supplying hydraulic pressure to the hydraulic cylinder 69, the pin 68 is inserted into the valve plate 31 and the intake valve 14q. Thereby, the intake valve 14q is fixed to the support portion 65. At this time, the electromagnetically driven valve is in a two-valve drive state in which the intake valve 14p and the intake valve 14q are driven.

図6(B)中には、1バルブ駆動状態でバルブプレート31が開弁位置に位置決めされた時の様子が示されている。図6(B)に示すように、油圧シリンダ69への油圧供給を停止することにより、ピン68がバルブプレート31および吸気バルブ14qから退避する位置まで移動する。これにより、ピン68による吸気バルブ14qの固定が解除される。ディスク21の揺動運動から切り離された吸気バルブ14qは、ロアスプリング43の弾性力を受けて閉弁位置に静止する。バルブプレート31は、支持部65をステム11qと摺動させながら往復運動する。結果、電磁駆動弁は、吸気バルブ14pのみが駆動する1バルブ駆動状態となる。   FIG. 6B shows a state where the valve plate 31 is positioned at the valve opening position in the one-valve driving state. As shown in FIG. 6B, by stopping the supply of hydraulic pressure to the hydraulic cylinder 69, the pin 68 moves to a position where it is retracted from the valve plate 31 and the intake valve 14q. As a result, the fixing of the intake valve 14q by the pin 68 is released. The intake valve 14q separated from the swinging motion of the disk 21 receives the elastic force of the lower spring 43 and stops at the valve closing position. The valve plate 31 reciprocates while sliding the support portion 65 with the stem 11q. As a result, the electromagnetically driven valve is in a one-valve drive state in which only the intake valve 14p is driven.

なお、ピン68を作動させるアクチュエータとして油圧シリンダ以外のものを用いてもよい。アクチュエータとして、たとえばエアシリンダや電動モータ等を用いてもよい。また、吸気バルブ14qを支持部65に対して固定する固定部材は、ピン形状のものに限られず、たとえば支持部65に対する吸気バルブ14qの固定に摩擦係合を利用する摩擦板であってもよい。   An actuator other than the hydraulic cylinder may be used as the actuator that operates the pin 68. For example, an air cylinder or an electric motor may be used as the actuator. The fixing member that fixes the intake valve 14q to the support portion 65 is not limited to a pin shape, and may be, for example, a friction plate that uses frictional engagement to fix the intake valve 14q to the support portion 65. .

このように構成された、この発明の実施の形態2における電磁駆動弁によれば、実施の形態1に記載の効果と同様の効果を得ることができる。   According to the electromagnetically driven valve according to the second embodiment of the present invention configured as described above, the same effects as those described in the first embodiment can be obtained.

(実施の形態3)
図7は、この発明の実施の形態3における電磁駆動弁を示す断面図である。図8は、図7中の電磁駆動弁の駆動状態を示す断面図である。本実施の形態における電磁駆動弁は、実施の形態1における電磁駆動弁10と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a sectional view showing an electromagnetically driven valve according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a driving state of the electromagnetically driven valve in FIG. The electromagnetically driven valve in the present embodiment basically has the same structure as that of the electromagnetically driven valve 10 in the first embodiment. Hereinafter, the description of the overlapping structure will not be repeated.

図7を参照して、本実施の形態では、バルブプレート31が支持部65を含む。支持部65は、実施の形態2における支持部65と同様の構造を備える。本実施の形態における電磁駆動弁は、油圧機構70を含む。油圧機構70は、吸気バルブ14qに対して油圧を負荷させ、吸気バルブ14qを支持部65に対して固定する。すなわち、油圧機構70によって吸気バルブ14qに負荷させる油圧が、実施の形態2におけるピン68と同様の役割を果たす。   Referring to FIG. 7, in the present embodiment, valve plate 31 includes a support portion 65. Support portion 65 has the same structure as support portion 65 in the second embodiment. The electromagnetically driven valve in the present embodiment includes a hydraulic mechanism 70. The hydraulic mechanism 70 applies hydraulic pressure to the intake valve 14q, and fixes the intake valve 14q to the support portion 65. That is, the hydraulic pressure loaded on the intake valve 14q by the hydraulic mechanism 70 plays the same role as the pin 68 in the second embodiment.

油圧機構70は、油圧室71を含む。油圧室71には、吸気バルブ14qに油圧を負荷させるオイルが供給される。油圧室71には、支持部65が挿入されている。支持部65は、バルブプレート31の往復運動方向に摺動可能に挿入されている。ステム11qと支持部65との間および支持部65と油圧室71の内壁との間には、それぞれシール部材としてのOリング72およびOリング73が配置されている。このような構成により、油圧室71からのオイル漏れを防ぐ。   The hydraulic mechanism 70 includes a hydraulic chamber 71. Oil for applying a hydraulic pressure to the intake valve 14q is supplied to the hydraulic chamber 71. A support portion 65 is inserted into the hydraulic chamber 71. The support portion 65 is inserted so as to be slidable in the reciprocating direction of the valve plate 31. An O-ring 72 and an O-ring 73 as seal members are disposed between the stem 11q and the support portion 65 and between the support portion 65 and the inner wall of the hydraulic chamber 71, respectively. With such a configuration, oil leakage from the hydraulic chamber 71 is prevented.

図8(A)中には、2バルブ駆動状態でバルブプレート31が開弁位置に位置決めされた時の様子が示されている。図8(A)に示すように、油圧機構70によって吸気バルブ14qに油圧を負荷させることにより、支持部65に対する吸気バルブ14qの位置が固定される。バルブプレート31は、油圧室71の内壁と摺動しながら、吸気バルブ14pおよび14qを往復運動させる。このとき、電磁駆動弁は、吸気バルブ14pおよび吸気バルブ14qが駆動する2バルブ駆動状態となる。   FIG. 8A shows a state where the valve plate 31 is positioned at the valve opening position in the two-valve driving state. As shown in FIG. 8 (A), the hydraulic mechanism 70 applies a hydraulic pressure to the intake valve 14q, so that the position of the intake valve 14q with respect to the support portion 65 is fixed. The valve plate 31 reciprocates the intake valves 14p and 14q while sliding with the inner wall of the hydraulic chamber 71. At this time, the electromagnetically driven valve is in a two-valve drive state in which the intake valve 14p and the intake valve 14q are driven.

図8(B)中には、1バルブ駆動状態でバルブプレート31が開弁位置に位置決めされた時の様子が示されている。図8(B)に示すように、油圧機構70による油圧供給を停止すると、吸気バルブ14qがコイルばね43の弾性力を受けて閉弁位置に静止する。バルブプレート31は、油圧室71の内壁および吸気バルブ14qのステム11qと摺動しながら、吸気バルブ14pを往復運動させる。このとき、電磁駆動弁は、吸気バルブ14pのみが駆動する1バルブ駆動状態となる。   FIG. 8B shows a state when the valve plate 31 is positioned at the valve opening position in the one-valve driving state. As shown in FIG. 8B, when the hydraulic pressure supply by the hydraulic mechanism 70 is stopped, the intake valve 14q receives the elastic force of the coil spring 43 and stops at the valve closing position. The valve plate 31 reciprocates the intake valve 14p while sliding with the inner wall of the hydraulic chamber 71 and the stem 11q of the intake valve 14q. At this time, the electromagnetically driven valve is in a one-valve drive state in which only the intake valve 14p is driven.

このように構成された、この発明の実施の形態3における電磁駆動弁によれば、実施の形態1に記載の効果と同様の効果を得ることができる。   According to the electromagnetically driven valve according to the third embodiment of the present invention configured as described above, the same effects as those described in the first embodiment can be obtained.

図9は、図7中の電磁駆動弁の変形例を示す断面図である。図中には、2バルブ駆動状態でバルブプレート31が開弁位置に位置決めされた時の様子が示されている。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modification of the electromagnetically driven valve in FIG. In the drawing, the state when the valve plate 31 is positioned at the valve opening position in the two-valve driving state is shown.

図9を参照して、本変形例では、油圧機構70が油圧制御部76を含む。油圧制御部76は、油圧機構70によって吸気バルブ14qに負荷させる油圧の大きさを制御する。このような構成により、支持部65に対して吸気バルブ14qが固定される位置を調整し、吸気バルブ14qのリフト量を可変とできる。たとえば、図中に示すように、吸気バルブ14qに負荷させる油圧を小さく設定することにより、吸気バルブ14qのリフト量を小さくできる。   Referring to FIG. 9, in this modification, the hydraulic mechanism 70 includes a hydraulic control unit 76. The hydraulic control unit 76 controls the magnitude of the hydraulic pressure applied to the intake valve 14q by the hydraulic mechanism 70. With such a configuration, the position at which the intake valve 14q is fixed with respect to the support portion 65 can be adjusted, and the lift amount of the intake valve 14q can be made variable. For example, as shown in the figure, the lift amount of the intake valve 14q can be reduced by setting the hydraulic pressure applied to the intake valve 14q to be small.

なお、油圧制御部76を含む油圧機構70を、吸気バルブ14pおよび14qの双方に設けることも可能である。この場合、吸気バルブ14pおよび吸気バルブ14qのバルブリフト量を可変とし、その自由度を向上させることができる。   It is possible to provide the hydraulic mechanism 70 including the hydraulic control unit 76 in both the intake valves 14p and 14q. In this case, the valve lift amounts of the intake valve 14p and the intake valve 14q can be made variable, and the degree of freedom can be improved.

本発明が適用される電磁駆動弁の構造は、以上に説明した構造に限られず、適宜変更される。たとえば、電磁石の上下にアッパディスクとロアディスクとを配置し、これらのディスクに中間ステムが接続される構成としてもよい。電磁駆動弁は、回転駆動式に限られず、電磁力により得られた直線運動によってバルブを駆動する並進駆動式であってもよい。   The structure of the electromagnetically driven valve to which the present invention is applied is not limited to the structure described above, and can be changed as appropriate. For example, an upper disk and a lower disk may be arranged above and below the electromagnet, and an intermediate stem may be connected to these disks. The electromagnetically driven valve is not limited to a rotary drive type, and may be a translational drive type that drives the valve by a linear motion obtained by an electromagnetic force.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

10 電磁駆動弁、14p,14q 吸気バルブ、31 バルブプレート、34,35
連結部、60 ガソリンエンジン、61,62,69 油圧シリンダ、65 支持部、70 油圧機構、76 油圧制御部。
10 Electromagnetically driven valve, 14p, 14q Intake valve, 31 Valve plate, 34, 35
Connecting part, 60 gasoline engine, 61, 62, 69 hydraulic cylinder, 65 support part, 70 hydraulic mechanism, 76 hydraulic control part.

Claims (1)

内燃機関に設けられ、共通の気筒に並設された第1バルブおよび第2バルブと、
前記第1バルブおよび前記第2バルブに連結され、電磁力により生じた駆動力が伝達される連結部材と、
前記連結部材と前記第2バルブとの連結を解除可能なように設けられ、内燃機関の運転状況が低回転領域または低負荷領域のときに、前記連結部材と前記第2バルブとの連結を解除することによって、前記第1バルブおよび前記第2バルブが駆動する第1状態から、前記第1バルブが駆動し、前記第2バルブが、前記気筒を閉弁する位置で停止する第2状態に切り替える切り替え機構とを備える、電磁駆動弁。
A first valve and a second valve provided in the internal combustion engine and arranged in parallel with a common cylinder;
A connecting member connected to the first valve and the second valve, to which a driving force generated by electromagnetic force is transmitted;
Provided so that the connection between the connection member and the second valve can be released, and the connection between the connection member and the second valve is released when the operating state of the internal combustion engine is in a low rotation region or a low load region. By doing this, the first valve is driven and the second valve is switched from the first state in which the first valve and the second valve are driven to stop at the position where the cylinder is closed. An electromagnetically driven valve comprising a switching mechanism.
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