JPH03182608A - 誘導式電磁力バルブ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、エンジンの吸排気バルブを電磁力により開閉
駆動する誘導式電磁力バルブ駆動装置に関する。

（従来の技術） 従来の吸排気バルブの開閉駆動装置は、エンジン回転位
相と同期して回転するカムシャフトのカム面からロッカ
ーアームやブッシングロッド等のリンク機構を介してバ
ルブの軸端面を押すことにより、常時スプリングにより
閉方向にバイアスされている吸排気バルブを開閉駆動す
る。該開閉駆動装置は、カムシャフト及びリンク機構を
エンジンに付設せねばならず、そのためエンジンが大型
化し、カムシャフト及びリンク機構を駆動する際の摩擦
抵抗によりエンジン出力の一部が消費され、エンジンの
実効出力が低下する。またエンジン運転中に吸排気バル
ブの開閉タイミングを変更できないので、所定のエンジ
ン回転数に合わせてバルブ開閉タイミングを調整しなけ
ればならない。よって、該所定の回転数と異なる回転数
での運転時にはエンジンの出力及び効率が低下するとい
う問題がある。

そこで、上記問題を解決するために、吸排気バルブの開
閉駆動をカムシャフトによらず電磁石による電磁力で行
なう装置が、特開昭５８−１８３８０５号公報、あるい
は特開昭６１−７６７１３号公報に記載されている。

（発明が解決しようとするｉ！ｆｆ） しかし、上記２公報により開示された装置は、吸排気バ
ルブに付設した磁性体を、該吸排気バルブの移動方向に
配設した電磁石により吸引し、該吸引力によって吸排気
バルブを駆動するものである。

磁性体に作用する吸引力は電磁石と磁性体との間隔の二
乗に反比例するため、該間隔の変化に伴ない吸引力が変
化し吸排気バルブの駆動が不安定になるという問題があ
る。また、駆動開始時じは吸排気バルブに対し強力な加
速力を与えなければならないが、上記２公報により開示
された装置は駆動開始時における電磁石と磁性体との間
隔が最大となり、よって吸排気バルブに対して最小の駆
動力しか作用させることができない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、吸排気バ
ルブに作用する駆動力が吸排気バルブの移動による影響
を受けず安定して吸排気バルブの開閉ＩＩｊｗＪを行な
い、かつ、駆動開始時には吸排気バルブに強力な駆動力
を作用させる電磁力バルブ駆動装置をｔＭ供しようとす
るものである。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、エンジンの吸排気バルブに連結し往復
自在な可動子と、該可動子の外周面と対向し円筒軸方向
に並設された磁極と、該磁極に捲設され吸排気バルブの
初期駆動時には各磁極から同一方向の磁界を形成し、開
状態時には円筒軸方向の進行磁界を形成する励磁コイル
と、上記可動子の外周面に上記磁極と対向して環設され
た２次コイルと、該２次コイルに並設され外部より通電
される可動子コイルと、上記励磁コイル及び可動子コイ
ルへ電力を供給し吸排気バルブを開閉駆動せしめる電力
供給手段とを有することを特徴とする誘導式電磁力バル
ブ駆動装置を提供できる。

（作用） 本発明の誘導式電磁力バルブ駆動装置では、可動子に周
設された２次コイルの側面に並設された磁極により進行
磁界を形成し、２次コイルに誘導される電流が進行磁界
から受る電磁力により吸排気バルブを往復駆動するので
、吸排気バルブの位置が変化しても駆動力は変化せず、
従って、安定した開閉制御を行なうことができる。また
、少なくとも初期駆動時には可動子に周設された可動子
コイルに外部から通電すると共に、該可動子コイルに対
して全周から磁界を作用させ、可動子コイルに流れる電
流が該磁界から受る電磁力で駆動するので、可動子コイ
ル全周に駆動力が作用し、よって強力な駆動力を発生さ
せることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する
。

第１図は、本発明の駆動装置の構成を示すブロック図で
ある。尚、エンジンには上記のごとく吸気バルブと排気
バルブとが設けられているが、本発明による駆動装置は
吸排気バルブ共に適用できるので、以下の説明は主に吸
気バルブについて述べる。

１は、軽量であり高温強度に優れた窒化珪素等のセラミ
ック材あるいは耐熱合金からなる吸気バルブである。該
吸気バルブ１の軸部はバルブガイド１２によフて往復自
在に軸承されている。そして、該吸気バルブ１の閉鎖時
には、本図に示すごとく、吸排気バルブ１の傘部がバル
ブシート１３に着座し吸気口を閉鎖する。

該吸気バルブ１の軸端部には可動子２が連結している。

該可動子２は、円柱形の磁気通路２１の外周面に周設さ
れた複数個の２次コイル２２と、該２次コイル２２の上
部に並設された可動子コイル２４とから構成される装置 第２図は、可動子コイル２４の斜視図である。

可動子コイル２４は一部が切断されているコイルであり
、該切断部の両端は可動子２上端面の中央に設けられた
電極２５と、該電極２５の外周に設けられたリング状の
電極２６とに接続されている。

上記２次コイル２２、可動子コイル２４、電極２５及び
電極２６は磁気通路２１の外周面に刻設された溝に溶融
したアルミニウムを流し込んで形成される。尚、磁気通
路２１は磁束密度を増加させるために磁性体から形成さ
れており、例えば磁性金属のアモルファス薄板を放射状
に配列して円柱形状に形成したものである。そして、該
可動子２は、硬質プラスチックからなるコツター止め２
３を介して吸気バルブ１の軸端部と連結している。また
、上記バルブガイド１２と該磁気通路２１との間にはス
プリング２７が配設されており、吸気バルブ１に対して
常時閉方向のパイアスカを作用させている。

該可動子２の周囲には駆動部３が配設されている。該駆
動部３は、磁気通路２１の上端面と対向する突起部３１
と、上記２次コイル２２と対向し可動子２の外周面に周
設された複数個の磁極３２と、該磁極３２の各々に捲設
された励磁コイル３３、そして上記突起部３１に貫設さ
れ、吸気バルブ１の着座位置近傍時に上記電極２５と接
触するブラシ３５及び同じく電極２６と接触するブラシ
３４等から構成されている。

上記励磁コイル３３、ブラシ３４及びブラシ３５はコン
トローラ４と接続しており、該コントローラ４から電力
の供給を受ける。

該コントローラ４には、エンジンの回転数及びクランク
角を検出する回転センサ５と、アクセルペダル（図示せ
ず）の踏込量を検出する負荷センサ６とからの検出信号
が入力されている。

上記コントローラ４は、上記検出信号の入力及び電力の
供給を司る入出力インターフェイス、予めプログラムや
各種関係マツプを記憶するＲＯＭ、該ＲＯＭに記憶され
たプログラムに沿つて演算を実行するＣＰＬＩ、演算結
果やデータを一時記憶するＲＡＭ、コントローラ４内部
の信号の流れを制御するコントロールメモリ等から構成
されている。

次に、上記構成による本発明の装置の作動について説明
する。

エンジンの運転中においては、常時負荷センサ６からア
クセルペダルの踏込量と回転センサ５からエンジンの回
転数とを検出し、予め設定された関係マツプを用いて該
踏込量及び回転数に対応する吸気バルブ１の開閉タイ主
ングを演算する。そして、回転センサ５により検出され
るクランク角が吸気バルブ１の開タイミングになると、
ブラシ３４及びブラシ３５を介して可動子コイル２４に
第１図の上方から見て右回りに通電する。そして、該通
電と共に、励磁コイル３３に通電して磁極３２から可動
子２方向への磁束を発生させる。

すると可動子コイル２４に流れている電流には該磁束か
ら下方向への電磁力が作用し、吸気）＜ルブ１は開方向
へと駆動される。該下方向への電磁力はブラシ３４及び
ブラシ３５が電極２５及び電極２６と接触している間継
続して作用する。

吸気バルブ１が移動して該接触状態が中断すると、コン
トローラ４は可動子コイル２４への通電停止を検知し、
励磁コイル３３への通電状態を交番電力に切り換え、磁
極からの磁束により下方向への進行磁界を形成する。

各２次コイルに作用している磁束が移行し磁界が進行す
ると、各２次コイルと鎖交している磁束密度が変化する
ので、各２次コイルには磁束密度を維持させる方向の誘
導電流が発生する。該誘導電流は移行後の磁束から、磁
界の進行方向と同一方向の電磁力の作用を受ける。すな
わち、磁界の進行方向が下方向であれば吸気バルブ１に
は下方向すなわち開方向への駆動力が作用する。

吸気バルブ１が所定位置まで移動するとスプリング２７
の反力と電磁力とが均衡し吸気バルブ１は停止する。

次に、励磁コイル３３への通電状態を初期開閉時と同じ
く磁極３２から可動子２方向への磁束を発生させる方向
に変更すると、開方向への１ｔＩｉ！１力が消滅するた
め吸気バルブ１はスプリング２７の反力によって閉鎖方
向へ駆動される。

そして、吸気バルブ１が着座直前位置まで移動すると、
ブラシ３４及びブラシ３５が電極２５及び電極２６と再
接触し可動子コイル２４に再通電されるため、吸気バル
ブ１には開方向の電磁力が作用し、閉鎖方向の速度が減
速され、よって着座時の衝撃が緩和される。尚、ブラシ
３４は上下方向に摺動自在であり、スプリング力によっ
て可動子２方向に付勢されているため、可動子２が開方
向へ移動しても所定距離以内であれば電極２５との接触
が保たれる。

そして、吸気バルブ１が緩やかに着座した後は、次の間
タイミングが到来するまで励磁コイル３３及び可動子コ
イル２４への通電を停止し、スプリング２７のパイアス
カで吸気バルブ１を閉鎖状態で保持する。

以上、実施例について詳細に説明したが、本発明の精神
から逸れないかぎりで、種々の異なる実施例は容易に構
成できるから、本発明は前記特許請求の範囲において記
載した限定以外、特定の実施例に制約されるものではな
い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、本発明の誘導式
電磁力バルブ駆動装置では、可動子に周設された２次コ
イルの側面に並設された磁極により進行磁界を形成し、
２次コイルに誘導される電流が進行磁界から受る電磁力
により吸排気バルブを往復駆動するので、吸排気バルブ
の位置が変化しても駆動力は変化せず、従って、安定し
た開閉制御を行なうことができる。また、少なくとも初
期駆動時には可動子に周設された可動子コイルに外部か
ら通電すると共に、該可動子コイルに対して全周から磁
界を作用させ、可動子コイルに流れる電流が該磁界から
受る電磁力で駆動するので、可動子コイル全周に駆動力
が作用し、よって強力な駆動力を発生させることができ
る誘導式電磁力バルブ駆動装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は、可動子コイルの斜視図である。 １・・・吸気バルブ、２・・・可動子、３・・・駆動部
、４・・・コントローラ、５・・・回転センサ、６・・
・負荷センサ、２２・・・２次コイル、２４・・・可動
子コイル、３２・・・磁極、３３・・・励磁コイル、３
４・３５・・・ブラシ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの吸排気バルブに連結し往復自在な可動
   子と、該可動子の外周面と対向し円筒軸方向に並設され
   た磁極と、該磁極に捲設され吸排気バルブの初期駆動時
   には各磁極から同一方向の磁界を形成し、開状態時には
   円筒軸方向の進行磁界を形成する励磁コイルと、上記可
   動子の外周面に上記磁極と対向して環設された２次コイ
   ルと、該２次コイルに並設され外部より通電される可動
   子コイルと、上記励磁コイル及び可動子コイルへ電力を
   供給し吸排気バルブを開閉駆動せしめる電力供給手段と
   を有することを特徴とする誘導式電磁力バルブ駆動装置
   。
2. （２）上記２次コイルは円筒軸方向に複数個並設されて
   いることを特徴とする請求項（１）記載の誘導式電磁力
   バルブ駆動装置。
3. （３）上記可動子は磁性体で形成されていることを特徴
   とする請求項（１）記載の誘導式電磁力バルブ駆動装置
   。