JPH0466707A - 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′ｒ！ｉ磁力によ
り開閉駆動する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、エンジンの出力
軸により駆動され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ものである。

該開閉駆動装置は、上記のごとくカムシャフト及びリン
ク機構をエンジンに付設しなければならないためエンジ
ン形状が大型化する。また、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。

更には、エンジンの運転中に吸排気バルブの開閉タイミ
ングを容易には変更できないので、所定のエンジン回転
速度での運転時に最適な運転状態となるようにバルブ開
閉タイミングを調整しなければならない。よって、該所
定の回転速度と異なる回転速度での運転時には、本来該
エンジンの発揮しつる出力及び効率を引き出すことがで
きないという問題がある。

そこで、上記問題を解決するために、吸排気バルブをカ
ムシャフトにより開閉駆動するのではなく、吸排気バル
ブに連結された２次コイルに交番磁界を作用させ、該２
次コイルに誘導される電流が該交番磁界から受ける電磁
力により吸排気バルブを開閉駆動するバルブ駆動装置が
多数提案されており、例えば特願平１−２２６７１９号
として本願出願人によりすでに出願されている。

（発明が解決しようとする課題） 上記のごとき従来の１１磁力により吸排気バルブを開閉
駆動するバルブ駆動装置では、上記２次コイルを保持す
ると共に該２次コイルと吸排気バルブとを連結する部材
は、該２次コイルと鎖交する磁束の密度を増加させるた
め磁性体材料により形成されている。

しかしながら、磁性体材料は比重量が大であるため、上
記２次コイルと吸排気バルブとを連結する部材の重量が
増加する。従って、吸排気バルブの往復駆動系の慣性質
量が増加するため、吸排気バルブの往復駆動時における
加速度が抑制され、高速回転にてエンジンを運転するこ
とができないという問題がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、吸排気バ
ルブの往復駆動系の慣性質量を低減させ、エンジンの高
速回転領域での運転を可能にする電磁力バルブ駆動装置
を提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、エンジンに固定された１次コイルから
の磁束と吸排気バルブに連結された往復自在な２次コイ
ルに誘導される電流との間に作用する電磁力により該吸
排気バルブを駆動する電磁力バルブ駆動装置において、
上記１次コイルからの磁束通路途中に設けられた空隙部
と、上記２次コイル全周に配設され上記磁束通路の一部
を形成する複数枚のアモルファス合金板と該アモルファ
ス合金板相互間を充填するプラスチックとがらなり上記
空隙部を往復自在に移動すると共に該２次コイルと上記
吸排気バルブとを連結する可動子とを有することを特徴
とする電磁力バルブ駆動装置を提供できる。

（作用） 本発明の電磁力バルブ駆動装置では、アルミニウムから
なる２次コイルの全周にアモルファス合金板を配して該
２次コイルに作用する磁束密度を増加させると共に、該
アモルファス合金板の相互間をプラスチックにて充填し
可動子の機械的強度を増加させる。

更に該アモルファス合金板及び２次コイルと吸排気バル
ブとをプラスチックにて連結する。

アモルファス合金板の比重量は約４　、５　ｇ／ｃｍ２
であり、またプラスチックの比重量は約１．２ｇ／ｃｍ
２．アルミニウムの比重量は約２　、７　ｇ／ｃｍ２で
あるため、本発明による可動子は従来の珪素鋼（比重量
は約７゜９ｇ／ｃｍ”）等にて形成されている可動子の
約１／３の質量に軽量化することができ、従って吸排気
バルブの往復駆動系の慣性質量が低減される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明の駆動装置の構成を示すブロック図、
第２図は、■−■矢視図である。ところで、エンジンに
は上記のごとく吸排気バルブすなわち吸気バルブと排気
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、主に吸気バル
ブを開閉する装置について説明する。

１は、軽量であり高温強度に優れた窒化珪素等のセラミ
ック材料からなる吸気バルブである。該吸気バルブ１の
軸端部には円板形状の可動磁極１１が当接されている。

該可動磁極１１の板厚は中央部から周辺部方向へと減少
するように形成されている。また上記吸気バルブ１はバ
ルブガイド１２によって往復自在に軸承されており、か
つ該吸気バルブ１の閉鎖時には、吸気バルブｌの傘部が
バルブシート１４に着座し吸気口を閉鎖する。

該吸気バルブ１の軸部中央近傍部には後述する可動子２
が連結している。また、エンジン停止時においで、吸気
バルブ１が降下することを防止するために、可動子２は
スプリング１３によって閉方向にバイアスされている。

尚、第２図に示す可動子２の断面は一部のみを示してい
る。

３は駆動部である。該駆動部３の図における上端部には
上記可動磁極１１の下面中央部と対向する環状の固定磁
極３１と、該可動磁極１１の外周部と対向する環状の固
定磁極３２とが設けられている。該固定磁極３１と固定
磁極３２とは同心に配設されており、該固定磁極３１と
固定磁極３２との間には、該固定磁極３１及び固定磁極
３２を励磁する励磁コイル３３が配設されている。

上記固定磁極３１は上記吸気バルブ１の軸部外周面から
微小距離を隔てて周設されており、該固定磁極３１の下
方向には中央磁極３４が延長して設けられている。

該中央磁極３４は円筒形状に形成されており、上記吸気
バルブ１の軸部を包囲する位置に設けられている。また
、該中央磁極３４の外周面は上記可動子２の内周面と対
向している。

上記駆動部３には更に、可動子２を介して上記中央磁極
３４の外周面と対向する、すなわち可動子２の外周面と
対向する複数の固定子磁極３５が設けられている。該固
定子磁極３５は可動子２の外周面全周と対向しており、
かつ可動子２の往復方向に複数段設けられている。そし
て該固定子磁極３５には１次コイル３６が巻設されてお
り、各段ごとに該固定子磁極３５を通過する磁束密度及
び磁束の方向を制御することができる。

４はコントローラであり、信号の入出力を司る入出力イ
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っ
て演算を実行するＣＰＵ、演算結果やデータを一時記憶
するＲＡＭ、コントローラ５内部の信号の流れを制御す
るコントローラ５内等から構成されている。

該コントローラ４には初期駆動装置４１と速度調節装置
４２とが接続されている。該初期駆動装置４１は上記励
磁コイル３３と接続されており、上記コントローラ４か
らの制御信号が入力されると励磁コイル３３に電力を供
給し上記固定磁極３１及び固定磁極３２を励磁させるも
のである。

また、速度調整装置４２は上記１次コイル３６の各段ご
とに接続されており、上記コントローラ４からの速度制
御信号が入力されると、上記１次フィル３６の各段ごと
に位相の異なる交流電力を供給し、上記固定子磁極３５
を通過する磁束によって進行磁界を形成すると共に、該
進行磁界の進行速度及び進行方向を制御するものである
。

次に可動子２について説明する。

第３図は、可動子の断面斜視図である。

可動子２はカップ形状すなわち有底円筒状に形成されて
いる。そして、該可動子２の円筒部分は放射状に配列さ
れた複数枚のアモルファス合金板２１と、該アモルファ
ス合金板２１を貫通する複数個の２次コイル２２が配設
されている。尚、該２次コイル２２はアルミニウムにて
形成されている。

該可動子２を製造するには、例えば所定間隔を介して並
設された複数枚のアモルファス合金板２１に複数本のア
ルミニウム線を順次挿通していき、挿通完了後に該アル
ミニウム線を環状に曲げ、２次コイル２２を形成させる
。そして、該アモルファス合金板２１の相互間をプラス
チックにて充填補強すると共に、上記吸気バルブ１とプ
ラスチックにて連結する。

このようにして作成された可動子２は軽量でかつ透磁性
に優れており、吸気バルブ１の往復駆動系の慣性質量を
大幅に低減させることができる。

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。

エンジン運転中は、上記コントローラ４は常時エンジン
負荷及びエンジンの回転位相を検知している。そして、
予め設定されているデータに基づいて該エンジン負荷に
対応する吸気バルブの開閉タイミング及びリフト量を演
算する。

そして、実際のエンジンの回転位相が演算された吸気バ
ルブ間タイミングに到達すると、コントローラ４は初期
駆動装置４１へ制御信号を出力する。すると、上述のよ
うに励磁コイル３３に電力が供給され固定磁極３１及び
固定磁極３２は励磁される。固定磁極３１がＳ極に固定
磁極３２がＮ極に励磁された状態を第４図に示す。

第４図は、可動磁極に作用する磁束の状態を示す図であ
る。

本図にて、Ｂに示す矢線が磁束の流れを示している。本
図に示すごとく、固定磁極３２から出た磁束は可動磁極
１１内部を通過し固定磁極３１へと流れる磁路を形成す
る。よって、可動磁極１１は固定磁極３１及び固定磁極
３２に吸引され、吸気バルブ１を開方向へと駆動する。

尚、可動磁極１１の板厚が一定であれば、該可動磁極１
１内部の磁束密度は外周部にて中央部より疎となるため
、本図に示すように外周部の板厚を減少させ、中央部と
外周部との磁束密度を一定にしても吸引力はなんら減少
することはない。

そして、このように板厚を減少させることにより吸気バ
ルブ１の往復駆動系の慣性質量が減少するため、より大
である加速度を実現することができることになる。

このように、励磁コイル３３に電力を供給し吸気バルブ
１が初期駆動されると、上記演算されたリフト量まで吸
気バルブ１を駆動し、更に演算された閉タイミングにて
吸気バルブ１をバルブシート１４に着座するように、吸
気バルブ１の移動速度を調整する。該移動速度の調整は
上記に示したごとく、コントローラ４から速度調節装置
４２に速度制御信号を出力することによって行う。

尚、吸気バルブ１を閉状態で保持するスプリング１４の
パイアスカは、上記ｒｉ電磁力対して充分小に設定され
ている。

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、アルミニウムか
らなる２次コイルの全周にアモルファス合金板を配して
該２次コイルに作用する磁束密度を増加させると共に、
該アモルファス合金板の相互間をプラスチックにて充填
し可動子の機械的強度を増加させ、かつ吸排気バルブの
往復駆動系の慣性質量を低減したので、電磁力により吸
排気バルブを大なる加速度にて駆動することができ、従
ってエンジンの高速回転領域での高効率運転を可能にす
る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、本発明の駆動装置の構成を示すブロック図、
第２図は、■−■矢視図、第３図は、可動子の断面斜視
図、第４図は、可動磁極に作用する磁束の状態を示す図
である。 １・・・吸気バルブ、２・・・可動子、３・・・駆動部
、４・・・コントローラ、１１・・・可動磁極、２１・
・・アモルファス合金板、２２・・・２次コイル、３６
・・・１次コイル。 第２ 図 と 第３ 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンに固定された１次コイルからの磁束と吸
   排気バルブに連結された往復自在な２次コイルに誘導さ
   れる電流との間に作用する電磁力により該吸排気バルブ
   を駆動する電磁力バルブ駆動装置において、上記１次コ
   イルからの磁束通路途中に設けられた空隙部と、上記２
   次コイル全周に配設され上記磁束通路の一部を形成する
   複数枚のアモルファス合金板と該アモルファス合金板相
   互間を充填するプラスチックとからなり上記空隙部を往
   復自在に移動すると共に該２次コイルと上記吸排気バル
   ブとを連結する可動子とを有することを特徴とする電磁
   力バルブ駆動装置。
2. （２）上記吸排気バルブは軽量高強度材料であるセラミ
   ックにより形成されていることを特徴とする請求項（１
   ）記載の電磁力バルブ駆動装置。
3. （３）上記２次コイルはアルミニウムにて形成されてい
   ることを特徴とする請求項（１）記載の電磁力バルブ駆
   動装置。
4. （４）上記空隙部は円筒状に設けられ、上記可動子はカ
   ップ形状に形成されていることを特徴とする請求項（１
   ）記載の電磁力バルブ駆動装置。
5. （５）上記吸排気バルブに当接された往復自在な円板状
   の可動磁極と、上記円板状の可動磁極の往復側端面に対
   向し該円板状の可動磁極と同心に配設された２個の磁極
   を有する固定電磁石と、上記吸排気バルブの初期駆動時
   に上記固定電磁石を作動せしめ上記円板状の可動磁極を
   吸引する初期駆動手段とを有することを特徴とする請求
   項（１）記載の電磁力バルブ駆動装置。