JPH04502190A - 電磁操作装置 - 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】 電磁操作装置 本発明は、内燃機関のガス交換弁のための電磁操作装置に関する。

この種の操作装置は、西ドイツ出願公開第３．５１３．１０５号または第２．３ ３５．１５０号から公知である。

互に向かい合った２個の電磁石の間で往復運動をするアンカープレートが、それ とは別個の構成部材として設けられている弁棒に、往復運動を伝達する。アンカ ープレートの往復運動区間の一方の位置が、ガス交換弁の開いた位置に対応し、 他方の位置が、ガス交換弁の閉じた位置に対応する。

この公知の操作装置は、アンカープレートを、ガス交換弁の閉した位置に対応す る位置から、ガス交換弁の開いた位置に対応する位置に向かつて付勢する第１の ばねシステムと、弁棒を、ガス交換弁の開いた位置に対応する位置から、ガス交 換弁の閉じた位置に対応する位置に向かつて付勢する第２のばねシステムとを備 えている。これらのばねシステムによって付勢されたアンカープレートの止まり センタは、互に向かい合っている電磁石の間のほぼ中間にある。

アンカープレートが、２個の電磁石のうちのいずれか一方に接触していた時に、 その電磁石への電流を遮断すると、第１のばねシステムがアンカープレートをそ の電磁石から引き離し、止まりセンタを通過させて他方の電磁石の近くまで移動 させる。

そこでその電磁石を励磁すると、アンカープレートはその電磁石に捕捉される。

次にその電磁石への電流遮断後、ガス交換弁を作動させるための第２のばねシス テムが、ガス交換弁を開いた位置から閉じた位置に移動させる。

材料の疲労のため、ばねの初期応力が変わるので、長い使用期間にわたってばね 係数を一定に保持することはできない。

先行技術が持っている上記のような欠点にかんがみ、本発明の基礎になっている のは、長い使用期間にわたってばねシステムの特性を一定に保持し得るように、 公知のばねシステムを改良するという課題である。

この課題は、請求の範囲の請求項１の特徴部に記載した特徴によって解決される 。

本発明によれば、ガス交換弁のための操作装置において、３本のばねから成るば ねシステムが使用されており、そのうち２本のばねがアンカープレートを上下か ら付勢する。このばねシステムは、西ドイツ出願公開第３０２４１０９号から公 知のシステムにおいて、アンカープレートと弁棒の一体構成物と協働するばねシ ステムにほぼ相当する。

第３のばねは、弁棒の両端のうち、弁頭を備えている側とは反対側の端に接触し て、ガス交換弁を閉じる方向に弁棒を付勢する。

このように、それぞれのばねに異なった機能を持たせることによって、ばねシス テム全体としてのばね特性を、全使用期間にわたって一定に保持する。

従属クレームには、本発明の好ましい実施態様を記載しである。

以下本発明を図面を用いて説明する。

図面は本発明による操作装置を断面図で示す。互いに対向する２個の磁心１０と １２が設けられている。磁心１０と１２は鐘形マグネットとして作られており、 コイル１４または１６を含んでいる。

これら鐘形マグネット１０と１２は互いに対向しており、その間でアンカープレ ート１８が往復運動する。鐘形マグネット１ｏの中央部に設けられた孔３６の中 にアンカープレート１８のボス３４が嵌入している。ボス３４は、アンカープレ ート１８が往復運動をする際の案内部材の役目をする。

本発明による操作装置は、スリーブ２０によって囲まれている。

スリーブ２０は、磁気遮蔽と、アンカープレート１８の案内という２つの役目を する。上部領域にはカバー３２が設けられており、これは孔３６の上部を閉鎖し ている。カバー３２は同時に、後に述べるばね３８のための支持物となっている 。

アンカープレート１８のボス３４とは反対の側には、ボス２２があり、これは電 磁石１２の中央孔の中にあり、アンカープレート１８の案内に用いられる。この ボス２２の下端は２４で示してあり、弁棒２８の端２６と密着している。弁棒２ ８は、端２６とは反対側の端（図示せず）に弁頭を備えている。この弁頭は、内 燃機関の燃焼室の吸気口または排気口を、公知の方法で開いたり閉じたりする。

弁棒２８は、たとえばシリンダ・ヘッドのような部材３０に設けられた孔によっ て案内される。

ここでばばね３８として示した第１のばねシステムが、カバー３２とアンカープ レート１８の間に設けられており、アンカープレート１８をガス交換弁の開放方 向に付勢する。

ここではコイルばね４０として示した第２のばねシステムが、支持物としてのシ リンダヘッド３０と、アンカープレート１８のボス２２の下端２４との間に取り 付けられている。したがってこのコイルばね４０は、ガス交換弁の閉鎖位置に対 応する位置へアンカープレート１８を付勢する。

同時にばね４２が設けられており、これはシリンダヘッド３０と、弁棒２８の上 端との間に配置されており、弁棒２８を同じくガス交換弁の閉鎖方向へ付勢する 。

アンカープレーＨＢの一方の側のばねシステム３８と、アンカープレート１８の 他方の側のばねシステム４０．４２とは、アンカープレートの平衡位置が電磁石 １０と１２の対向する両磁極面の間のほぼ中間点となるように、アンカープレー トを付勢する。

この理由からばね３８は、その作用においてばね４２に支持されるばね４０より も高い剛性を持つように設計する。ただし、ガス交換弁が閉鎖位置にある時にも 、下端２４と上端２５の間に接触が成立することが前提である。

油圧式の弁すきま修正手段を用いれば、上記の接触を比較的長期にわたって保証 することができる。この弁すきま修正手段は、アンカープレート１８のボス２２ の下端２４の接触部分と弁棒２８の上端２６の接触部分との間に取り付けるもの であって、内燃機関の弁すきま調整法としては周知のものである。

本発明による操作装置は次のように作動する。

図面に示すように、アンカープレート１ｇは上部の電磁石１０に接触していると 仮定する。従ってばね３８は圧縮されており、またばね４Ｇと４２はほとんど負 荷がない。アンカープレート１８をこの位置に保つために、コイル１４には電流 が流れている。

ガス交換弁を開くために、コイル１４への電流が遮断され、コイル１６が励磁さ れる。従ってアンカープレート１８はもはや鐘形マグネット１０の磁極面には保 持されず、ばね３８はアンカープレート１８を電磁石１０と１２の磁極面の間の 中間位置の方向へ押す。

この時ばね４０と４２が圧縮される。ばねシステムは死点を越えて反対側へ移動 し、そこでアンカープレート１８はコイル１６の通電によって鐘形マグネット１ ２の磁極面に固く保持され、ばね３８は今や負荷がなく、ばね４０と４２が圧縮 される。アンカープレートは両型磁石１０と１２の間の間隔だけ（自らの厚さを 差引き）移動するため、弁棒２８はその分だけ下方へ押され、従ってガス交換弁 の弁頭を開く。ガス交換弁を改めて閉じるためには、上記の過程が逆の順序で行 われる。

図示の場合には、ばね３８および４０は異なる剛性を持つものとして設計しであ る。しかし、これらのばねは相等しいばね定数をもつことができるが、その場合 、孔３６に、カバー３２とボス３４の間に別のばねを設けなければならず、これ がばね４２を補整するので、アンカープレート１８の死点が両磁極面の間の中間 位置に残り、アンカープレートは少くとも外観的には上下方向に対称な動作の仕 方をする。その場合、この追加のばねは、アンカープレーＨ８の往復運動区間の 一部でしか、ばねとしての作用を起こさない、ということが必須要件である。

本発明者等は、図示のような３本のばねから成るばねシステムを用いれば、比較 的長期にわたってばね係数を一定に保持することができる、ということを見いだ した。

明　細　書 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）１、特許出願の表示 ＰＣ’ｌ”／ＤＥ８９１００４９１ 、発明の名称 電磁操作装置 ３゜特許出願人 インゴルシュタット　ポストファッハ　２２０名　称　アラディ　アクチェンゲ ゼルシャフト代表者　ルブラン、クラウス ５、補正書の提出年月日 １９９０年９月１４日 ６、添付書類の目録 を作動させるための第２のばねシステムが、ガス交換弁を開い電磁操作装置 本発明は、内燃機関のガス交換弁のための電磁操作装置に関する。

この種の操作装置は、ヨーロッパ出願公開第１９７．３５７号、西ドイツ出願公 開第３．５１３．１０５号または西ドイツ出願公開第２、３３５．１５０号から 公知である。

互に向かい合った２個の電磁石の間で往復運動をするアンカープレートが、それ とは別個の構成部材として設けられている弁棒に、往復運動を伝達する。アンカ ープレートの往復運動区間の一方の位置が、ガス交換弁の開いた位置に対応し、 他方の位置が、ガス交換弁の閉じた位置に対応する。

この公知の操作装置は、アンカープレートを、ガス交換弁の閉じた位置に対応す る位置から、ガス交換弁の開いた位置に対応する位置に向かつて付勢する第１の ばねシステムと、弁棒を、ガス交換弁の開いた位置に対応する位置から、ガス交 換弁の閉じた位置に対応する位置に向かつて付勢する第２のばねシステムとを備 えている。これらのばねシステムによって付勢されたアンカープレートの止まり センタは、互に向かい合っている電磁石の間のほぼ中間にある。

アンカープレートが、２個の電磁石のうちのいずれか一方に接触していた時に、 その電磁石への電流を遮断すると、第１のばねシステムがアンカープレートをそ の電磁石から引き離し、止まりセンタを通過させて他方の電磁石の近くまで移動 させる。

そこでその電磁石を励磁すると、アンカープレートはその電磁石に捕捉される。

次にその電磁石への電流遮断後、ガス交換弁ｌこｕｌ、ｌ！Ｊ／’　リレ口　し Ｉｗ　ｕＬ榎Ｌ　ｌ’−Ｃｙ％’Ｊ　Ｃｕ　’ｉＪ　。

西ドイツ出願公開第３．５１３．１０５号およびヨーロッパ出願公開第１９７． ３５７号に記載されている弁作動機構でも、アンカープレートはその両面に対称 な力の作用を受ける。これも、アンカープレートの両面にそれぞれ対称な力を加 えるように配慮した１対のばね、またはばねアセンブリによって行う。したがっ て電磁石を励磁していない時には、ばねシステムの止まりセンタは２個の電磁石 の間の中間にあるので、その中間点を対称中心として、ガス交換弁の開いた位置 と閉じた位置を対称な位置関係にすることが可能になる。対称なばねシステムを 構成する一方のばねは、アンカープレートとの一体構造部分またはアンカープレ ート自体を押し、他方のばねは押棒を押すと同時に、それを介してアンカープレ ートを中間位置の方へ押す。

この種の装置は、ある程度の使用期間を経過して、ばねが古いなり、摩耗すると 、ばねシステムの中間位置が狂って来るという欠点を持っている。

先行技術が持っている上記のような欠点にかんがみ、本発明の基礎になっている のは、長い使用期間にわたってばねシステムの特性を一定に保持し得るように、 公知のばねシステムを改良するという課題である。

この課題は、請求の範囲の請求項１の特徴部に記載した特徴によって解決される 。

本発明によれば、ガス交換弁のための操作装置において、３本のばねから成るば ねシステムが使用されており、そのうち２本のばねがアンカープレートを上下か ら付勢する。このばねシステムは、西ドイツ出願公開第３０２４１［１９号から 公知のシステムにおいて、アンカープレートと弁棒の一体構成物と協働するばね システムにほぼ相当する。

第３のばねは、弁棒の両端のうち、弁頭を備えている側とは反対側の端に接触し て、ガス交換弁を閉じる方向に弁棒を付勢する。

このように、それぞれのばねに異なった機能を持たせることによって、ばねシス テム全体としてのばね特性を、全使用期間にわたって一定に保持する。

つまり、下側のばねシステムを、弁棒を押す第１のばねと、アンカープレートと の一体構造部分を押す第２のばねとに分ける。そのためには、弁棒をアンカープ レートから切り離すこと、アンカープレートが両面から付勢されるようにするた めのばねを用意すること、および、アンカープレートから切り離された弁棒を押 すための追加のばねを用意すること、という３つの条件が不可欠である。

従属クレームには、本発明の好ましい実施態様を記載してあ以下本発明を図面を 用いて説明する。

図面は本発明による操作装置を断面図で示す。互いに対向する２個の磁心１０と １２が設けられている。磁心１０と１２は鐘形マグネットとして作られており、 コイル１４または１６を含んでいる。

これら鐘形マグネット１０と１２は互いに対向しており、その間でアンカープレ ート１８が往復運動する。鐘形マグネット１０の中央部に設けられた孔３６の中 にアンカープレート１ｇのボス３４が嵌入している。ボス３４は、アンカープレ ート１８が往復運動をする際の案内部材の役目をする。

本発明による操作装置は、スリーブ２０によって囲まれている。

スリーブ２０は、磁気遮蔽と、アンカープレート１８の案内という２つの役目を する。上部領域にはカバー３２が設けられており、レ　これは孔３６の上部を閉 鎖している。カバー３２は同時に、後に述べるばね３８のための支持物となって いる。

アンカープレー）１８のボス３４とは反対の側には、ボス２２があ１　リ、これ は電磁石１２の中央孔の中にあり、アンカープレート１８の案内に用いられる。

このボス２２の下端は２４で示してあり、弁棒２８の端２６と密着している。弁 棒２８は、端２６とは反対側の端（図示せず）に弁頭を備えている。この弁頭は 、内燃機関の燃焼室の吸気口または排気口を、公知の方法で開いたり閉じたりす る。

弁棒２８は、たとえばシリンダ・ヘッドのような部材３０に設けられた孔によっ て案内される。

ここではばね３８として示した第１のばねシステムが、カバー３２とアンカープ レート１８の間に設けられており、アンカープレー［８をガス交換弁の開放方向 に付勢する。

ここではコイルばね４０として示した第２のばねシステムが、支持物としてのシ リンダヘッド３０と、アンカープレート１８のボス２２の下端２４との間に取り 付けられている。したがってこのコイルばね４θは、ガス交換弁の閉鎖位置に対 応する位置へアンカープレート１８を付勢する。

同時にばね４２が設けられており、これはシリンダヘッド３０と、弁棒２８の上 端との間に配置されており、弁棒２８を同じくガス交換弁の閉鎖方向へ付勢する 。

アンカープレート１８の一方の側のばねシステム３８と、アンカープレート１８ の他方の側のばねシステム４０．４２とは、アンカープレートの平衡位置が電磁 石１０と１２の対向する両磁極面の間のほぼ中間点となるように、アンカープレ ートを付勢する。

この理由からばね３８は、その作用においてばね４２に支持されるばね４０より も高い剛性を持つように設計する。ただし、ガス交換弁が閉鎖位置にある時にも 、下端２４と上端２６の間に接触が成立することが前提である。

油圧式の弁すきま修正手段を用いれば、上記の接触を比較的長期にわたって保証 することができる。この弁すきま修正手段は、アンカープレート１８のボスｚ２ の下端２４の接触部分と弁棒２８の上端２６の接触部分との間に取り付けるもの であって、内燃機関の弁すきま調整法としては周知のものである。

本発明による操作装置は次のように作動する。

図面に示すように、アンカープレート１８は上部の電磁石１０に接触していると 仮定する。従ってばね３８は圧縮されており、またばね４０と４２はほとんど負 荷がない。アンカープレート１８をこの位置に保つために、コイル１４には電流 が流れている。

ガス交換弁を開（ために、コイル１４への電流が遮断され、コイル１６が励磁さ れる。従ってアンカープレー）Ｉｌｌはもはや鐘形マグネットｌＯの磁極面には 保持されず、ばね３８はアンカープレート１８を電磁石１０と１２の磁極面の間 の中間位置の方向へ押す。

この時ばね４０と４２が圧縮される。ばねシステムは死点を越えて反対側へ移動 し、そこでアンカープレート１８はコイル１６の通電によって鐘形マグネット） ２の磁極面に固く保持され、ばね３８は今や負荷がなく、ばね４０と４２が圧縮 される。アンカープレートは両型磁石１０と１２の間の間隔だけ（自らの厚さを 差引き）移動するため、弁棒２８はその分だけ下方へ押され、従ってガス交換弁 の弁頭を開く。ガス交換弁を改めて閉じるためには、上記の過程が逆の順序で行 われる。

図示の場合には、ばね３８および４０は異なる剛性を持つものとして設計しであ る。しかし、これらのばねは相等しいばね定数をもつことができるが、その場合 、孔３６に、カバー３２とボス３４の間に別のばねを設けなければならず、これ がばね４２を補整するので、アンカープレート１８の死点が両磁極面の間の中間 位置に残り、アンカープレートは少くとも外観的には上下方向に対称な動作の仕 方をする。その場合、この追加のばねは、アンカープレート１８の往復運動区間 の一部でしか、ばねとしての作用を起こさない、ということが必須要件である。

本発明者等は、図示のような３本のばねから成るばねシステムを用いれば、比較 的長期にわたってばね係数を一定に保持することができる、ということを見いだ した。

請求の範囲 １．ａ）１対の電磁石（１０，１２，１４，１６）が互イニ対向しており、 ｂ）アンカープレート（１８）が電磁石（１０，１２，１４，１６）の間を往復 運動することができ、 Ｃ）アンカープレート（１８）がボス（２２）と一体に形成されており、 ｄ）ガス交換弁を作動させる弁棒（２８）が、アンカープレー　ト（１８１から 分離して構成されており、ｅ）弁棒（２８）かばね（４２）によって、ボス（２ ２）の下端（２４）の方向へ付勢されており、 ｆ）電磁石（１θ、１２．１４、＋６）の間のアンカープレート（１８）の運動 が弁棒（２８）に伝達され、ガス交換弁を開きあるいは閉じる 内燃機関のガス交換弁のための電磁操作装置において、ボス（２２）が、その上 下に１個ずつ配置されたばね（３８，４０）によって、上下両側から直接付勢さ れており、上記３個のばねがそれぞれ異なる剛性を持って１個のばねシステムを 構成していることを特徴とする電磁操作装置。

２、ばねがコイルばねとして構成されていることを特徴とする請求項１記載の電 磁操作装置。

３、ガス交換弁が閉じた位置にある時にも、弁棒の一方の端（２６）が、アンカ ープレート（１８）と一体構成をなす構成部分（２４）と接触していることを特 徴とする請求項１または２のうちいずれか１項に記載の電磁操作装置。

国ｌｉ！調査報告 国際調査報告 ＤＥ　８９１００４９１ Ｓ＾　３０２０１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．内燃機関のガス交換弁のための電磁操作装置であって、以下の構造を有する ： ａ）１対の電磁石（１０、１２、１４、１６）が互いに対向しており、 ｂ）アンカープレート（１８）が電磁石（１０、１２、１４、１６）の間を往復 運動することができ、 ｃ）アンカープレート（１８）が両側でばね（３８、４０）の力を受け、 ｄ）ガス交換弁を作動させる弁棒（２８）が、アンカープレート（１８）から分 離して構成されており、ｅ）弁棒（２８）が別のばね（４２）によってアンカー プレート（１８）の方向に力を受け、 ｆ）電磁石（１０、１２、１４、１６）の間のアンカープレート（１８）の運動 が弁棒（２８）に伝達され、ガス交換弁を開きあるいは閉じる。
2. ２．ばねシステムがそれぞれ異なる剛性をもつばねからなっていることを特徴と する、請求項１に記載の電磁操作装置。
3. ３．ばねがコイルばねとして構成されていることを特徴とする、請求項１または ２のうちいずれか１項に記載の電磁操作装置。
4. ４．ガス交換弁が閉じた位置にある時にも、弁棒の一方の端（２６）が、アンカ ープレート（１８）と一体構成をなす構成部分（２４）と接触していることを特 徴とする、請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の電磁操作装置。