JPH0561445B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、少なくとも一つのばね系と少なくと
も二つの電磁式の開閉用磁石とを備え、これらば
ね系および開閉用磁石により、ガス交換弁が二つ
の切換位置へ移動されるとともにこの切換位置に
て少なくとも各一つの開閉用磁石により保持さ
れ、かつ開閉用磁石の磁力がガス交換弁に連結さ
れたアーマチユアに作用し、切換位置間における
ガス切換弁の運動が案内スリーブ内に収容された
案内軸によつてなされる内燃機関のガス交換弁の
電磁制御装置に関する。

従来の技術 この種の装置は、ドイツ連邦共和国出願公開
DE−OS 30 24 109号から公知である。

この公知の装置が示している内燃機関用のガス
交換弁は、バルブヘツドと結合しているバルブス
テムに板状のアーマチユアを備え、このアーマチ
ユアが二つの開閉磁石の間で交互に吸引され、こ
の吸引動作により弁の開閉を行うものである。こ
の板状のアーマチユアは直接バルブステムに固定
されている。

発明が解決しようとする問題点 ところが、上記従来の構成においては、アマチ
ユアが磁石の間を案内される精度が比較的高くな
ければならないため、バルブステムを正確に案内
しなければならないという問題点がある。これは
特に内燃機関の排気弁の場合に問題があり、これ
は排気弁が強い熱負荷を受けるためである。

さらに上記従来の装置では組立てが比較的困難
であるという問題点がある。

本発明は、この種の装置をより簡単に組み立て
ることができるようにすることを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため本発明は、案内スリ
ーブ内に収容された案内軸をガス交換弁のバルブ
ステム分離して設けたものである。

作 用 本発明によれば、案内スリーブ内に案内軸が配
置され、この案内軸はアーマチユアを有している
が、ガス交換弁と一体には結合されていない。案
内軸は、この案内軸と切り離されているバルブス
テムに働き、このバルブステムへの圧力によつて
バルブヘツドを開く。

望ましい実施態様は、特許請求の範囲第２項以
下に記載の通りである。出来るだけ僅かな力で動
作できるために、両軸、すなわち案内軸とバルブ
ステムとを互いに同軸に配置するのが有効であ
る。

一方の切換位置においてガス交換弁が案内軸か
らバルブステムへの圧力により完全に開かれ、ガ
ス交換弁の閉動位置に対応する他方の切換位置に
おいては、案内軸がバルブステムの端部から若干
浮くため、軽いオーバーストローク状態で装置が
作動する。これにより、あらゆる公差が存在して
も、あるいはバルブヘツドや弁座のある程度の摩
耗にもかかわらず、ガス交換弁の信頼できる確実
な閉動が確保される。

本発明による装置は、案内軸の案内部がバルブ
ステムの案内部と分離して構成されていることに
より有利な構成となる。これにより案内スリーブ
が高精度で案内され、一方バルブステムはこれよ
り劣る精度で、またこれより大きい公差のもとで
案内されることになる。ガス交換弁、特に排気弁
は内燃機関において大きな温度変動に曝されるた
め、バルブステムのための案内部は堅牢に設定さ
れているのが好ましいが、このような構成によれ
ば、案内軸に要求される正確な案内性能は、バル
ブステムの負荷とは無関係に確保することができ
る。この場合、バルブステムのためにオイル潤滑
を施し、一方案内軸は乾燥軸受中で運動させるこ
とが可能である。

ばね系の一部、開閉用磁石、案内軸および案内
スリーブから構成されているユニツトはケーシン
グ内に収容することができ、このようにケーシン
グ内に収容することにより組立てが容易となる。
場合によつてはその他の必要な構成部材をケーシ
ング内に収容することもできる。組立に際して
は、まずシリンダヘツド内にガス交換弁をばね系
の他部と共に入れ、予め組み立てた完成ケーシン
グを所定の構成部材と共に直接ねじ止めすること
ができる。これにより、生産工場における組立ラ
インで、ガス交換弁の動作機構の組立工程を省略
できる。

好ましい実施例として、リング状の開閉磁石が
シリンダ状空間またはばね系を収容する穴部を有
するようにすることができる。案内軸はバルブヘ
ツドに対向する方向に配置され、その上端が案内
スリーブにて支持され、案内スリーブは調節用磁
石によつて囲まれたシリンダ状空間の中に収容さ
れる構成とすることができる。調節用磁石はドイ
ツ連邦共和国出願公開DE−OS 30 24 109号に記
載されているように、ばね系の平衡点を移動させ
る役割を果たす。調節用磁石における穴部は開閉
用磁石におけるシリンダ状空間よりも小さく形成
できるため、調節用磁石は幅広い形状に構成で
き、これにより全体高さを低いものとすることが
できる。

バルブステムと案内軸との遊びは、調節用磁
石、開閉用磁石、案内軸およびばね系の一部を含
む全ケーシングの高さを調節することより、簡単
に調節できる。この場合、本制御装置がシリンダ
ヘツドとねじ止めされている個所で、制御装置の
下側にワツシヤを置くことによる調節が可能であ
る。ただしこの場合、制御装置が傾くため、バル
ブステムと、案内軸およびアーマチユアとがもは
や同軸にならないおそれがある。このためケーシ
ングの全周を囲むリングの方が有利であり、これ
により制御装置を傾斜させずに取付けることが可
能となる。

１個のリングの代わりに複数のリングを設ける
こともでき、この場合は少なくとも２個のリング
が互いに傾斜面を有し、このため両リングが互い
に捩じれるときに、制御装置の高さが増減する。
ねじ山に類似したこのようなピツチにより、バル
ブステムと案内軸との遊びは、リングを互いに捻
るだけで容易に調節することができる。

実施例 以下、本発明を図面に用いて説明する。第１図
は内燃機関の部分図を示し、参照番号１０はシリ
ンダヘツドを示している。シリンダ室１６から排
気弁２０により選択的に閉鎖できる排気ポート１
４が連通しており、シリンダ室１６の中へは、吸
気弁１８により選択的に閉鎖できる吸気ポート１
２が連通している。弁１８，２０は電磁作動する
制御装置によつて制御され、制御装置はケーシン
グ２２の中に収容されている。望ましいのは、ケ
ーシング２２の中に収容されたユニツトが吸気弁
と排気弁に対して同一であることであり、この結
果部品の種類を少なくすることができる。ただし
吸気弁も排気弁も特別な条件にて設計することも
可能であり、第１図では従つて、排気弁２０のバ
ルブヘツドが吸気弁１８のバルブヘツドより大き
いのが認められる。

吸気弁と排気弁の間の基本的な構成は相違がな
いため、以下排気弁についてのみ述べる。排気弁
２０のバルブヘツドからバルブステム２４がシリ
ンダヘツド１０の上方に突出しており、このバル
ブステム２４はシリンダヘツド１０内部のスリー
ブ２６の中を摺動する。バルブステム２４の先端
は参照信号２８で示してある。ここには支え台が
あり、後述する突起４０がこれに当たる。

排気弁２０のバルブヘツドとは反対側に位置す
るバルブステム２４の先端にはリテーナ３０が取
付けられており、このリテーナ３０は、大きいコ
イルばね３２と小さいコイルばね３４にて構成さ
れているばね系に対する接合部の役割を果たす。
両コイルばね３２と３４は互いに同心状に配置さ
れており、その底部３６はシリンダヘツド１０の
ばね座にて支持されている。バルブステム２４は
滑り軸受としてのスリーブ２６の中でばね３２，
３４の力に抗して移動することができ、これによ
りバルブヘツドは弁座から浮き、ポート１４を開
く。

バルブステム２４の軸方向延長線上には制御装
置の案内軸３８が設けられており、この軸３８の
下端にはバルブステム２４との接触のため突起４
０を備えている。弁２０を開く場合は突起４０は
バルブステム２４の先端に当たり、バルブステム
２４を弁２０の開放位置へと押す。軸３８はスリ
ーブ状に構成することができ、このスリーブの中
にあるボルトによつて案内される。第１図はこの
例を示す。他の構成として、第２図に示すよう
に、軸３８がスリーブの中を案内されるボルトと
することもできる。突起４０においては制御装置
の軸３８にリング状のアーマチユア４６が接続し
ており、このアーマチユア４６は強磁性材料にて
構成されている。アーマチユア４６には大きいコ
イルばね４２と小さいコイルばね４４からなるば
ね系が密接しており、これらのばね４２，４４も
前述のものと同様に互いに同心状にまた制御装置
の軸３８とも同心状に配置されている。

これらのばね４２，４４の反対側端部はフラン
ジ４８により支持されているが、これについては
後に詳しく述べる。

次に開閉用磁石について説明する。断面がＵ字
形であり従つて遮蔽構造の磁石
（Topfmagneten）を形成する磁心６８がリング
状に配置されており、このリングの軸心はバルブ
ステム２４の軸心と一致するよう配置されてい
る。磁心６８の内部にはコイル６６があり、断面
Ｕ字形の磁心６８はアーマチユア４６の方向に開
いている。また、制御装置の軸３８は同様の構成
の磁心６４に囲まれており、この磁心６４はその
内部にコイル６２を有している。アーマチユア４
６は、コイル６２または６６の励起に応じて、磁
心６４に接触した状態から磁心６８へ接触した状
態へと変位し、またその逆方向にも変位する。

さらに調節用磁石が設けられており、この調節
用磁石は磁心５８とコイル６０とを有している。
コイル６０が励起されると、部材５４と連結して
いる強磁性部材５６が吸引される。調節用磁石の
コイル６０の励起により部材５４に働くこの運動
は、スリーブ５２の中に配置されている軸５０を
通じて、連結部４８によつて形成されるばね系の
上端部に伝達され、このため調節用磁石のコイル
６０の励起によりばね４２，４４の上端位置が移
動する。

また、本発明によれば、スリーブ５２の中を摺
動する案内軸３８と、スリーブ２６の中を摺動す
るバルブステム２４との間に分離部が設けられて
いる。排気弁２０は流出する排気ガスにより比較
的強く加熱されるため、案内スリーブ２６には高
い熱強度が要求され、スリーブ２６には、場合に
より、潤滑がなされる。

案内軸３８に対応する案内スリーブ５２には、
別の条件が要求される。この場合、アーマチユア
４６が精密に案内されることが特に重要で、これ
は、たとえばガイドが不正確で僅かな傾斜が生じ
ただけでも、滑り運動を阻害するおそれがあり、
これにより動作に遅れが生じるためである。内燃
機関が高回転数の場合は、両コイル６２，６６と
アーマチユア４６とによる弁２４の開閉動作は極
めて迅速に行われなければならないため、アーマ
チユア４６の案内は案内軸３８によつて決定さ
れ、案内スリーブ５２は極めて問題の多いものと
なる。

上記両要求は、本発明により、案内軸３８とバ
ルブステム２４を分離することによつて充足する
ことができる。

第２図は案内スリーブ７０の中に設けられた案
内軸３８の別の実施例を示す。

第１図と同じ部材には同じ参照番号が対応する
が、コイル６２の磁心６４が磁性間〓７２によつ
てコイル６０の磁心５８から分離されている点が
異なる。磁性間〓とは、この間〓７２が磁界にと
つて空間と同じ特性をもち、従つて強磁性の特性
をもつていないことを意味する。この間〓７２は
渦電流に対しても抵抗となる。間〓７２には空気
が満たされている必要はなく、その他の材料から
なつていてもよい。しかしコイル６０の磁心５８
とコイル６２の磁心６４との間の一体性を保持す
るため、両磁心５８，６４は位置７４でたとえば
電子ビーム溶接により互いに結合することができ
る。しかし、磁性間〓なしで大面積にわたり結合
すると、コイル６０から磁心６４へ、またコイル
６２から磁心５８へ望ましくない磁界が発生する
おそれがある。

コイル６０により磁心５８に電流が流れると、
強磁性部材５６が吸引され、この強磁性部材は案
内スリーブ７０と結合しており、従つてこの案内
スリーブ７０も下方に移動する。案内スリーブ７
０は外周にフランジ４８を備えており、このフラ
ンジ４８は、ばね４２，４４からなるばね系のた
めの接合部となつている。コイル６０が励起して
案内スリーブ７０が動作位置に移動すると、両コ
イル６２，６４の間の中央位置で、ばね系が平衡
する。ばね４２，４４、案内スリーブ７０および
案内軸３８の収容のため、穴部７６が設けられて
いる。この穴部７６はシリンダ状の中空部であつ
て、磁心６４，５８によつて囲まれている。穴部
７６の直径は、ばね４２，４４とフランジ４８の
所要面積に合わせてある。アーマチユア４６から
案内スリーブ７０の中への導かれる案内軸３８部
分は、穴部７６より小径に形成されているため、
この部分では、磁心５８により形成されたシリン
ダ状空間７８は、穴部７６より内径を小さく形成
されている。これによりコイル６０に応じて形成
された磁心５８においては、コイル６０の高さを
小さくすることができる。

第２図に示されたユニツトは、予め組み立てる
ことができる。すなわち、カツプ状の磁心６４お
よび磁心５８図面では下方から案内スリーブ７０
が挿入され、強磁性部材５６と結合される。続い
てばね４４，４２を挿入し、その後アーマチユア
板４６と結合している案内軸３８を挿入する。続
いて磁心６８を固定することにより、ユニツトは
予め組立が完了される。

エンジンを組立てる場合には、弁２０は従来の
方法によることができ、バルブステム２４の周囲
にはばね３２，３４が設置され、次いでばね３
２，３４のためのリテーナ３０が取付けられる。
続いて上述の完成ユニツトをこのように組立てた
弁２０の上に設置し、ケーシング２２をシリンダ
ヘツド１０へねじ止めしさえすればよい。

第３図は、ケーシング２２の円周にフランジ８
０が設けられていることを示し、このフランジ８
０には穴部が形成され、この穴部中にシリンダヘ
ツド１０へねじ止めされるボルト８２が通されて
いる。８４はワツシヤを示し、このワツシヤ８４
によりケーシング２２のシリンダヘツド１０に対
する相対高さ、すなわちバルブステム２４の上端
と突起４０の下端との〓間を調節することができ
る。

ワツシヤ８４の代わりに、ケーシング２２の円
周を囲みかつフランジ８０とシリンダヘツド１０
の間に配置されるリングを使用することができ
る。このリングにより、シリンダヘツド１０とバ
ルブステム２４とを正しい位置に設定することが
できる。

ワツシヤまたはリングに相応するねじ状部材を
形成したり、またはワツシヤが重なる端面を斜面
とすることにより、弁調節を簡単に行なうことが
可能となる。これによると、ワツシヤを捩ること
によりシリンダヘツド１０に対するフランジ８０
の間〓が調節できるためである。

発明の効果 以上述べたように本発明によると、排気ガスで
高温に曝された状態の排気弁を支障なく動作させ
ることができるのみならず、この排気弁を開閉動
作させるための案内軸を高精度に動作させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は
本発明の他の実施例の要部の断面図、第３図はバ
ルブステムと案内軸との遊びの調節機構の一例を
示す図である。 １８……吸気弁（ガス交換弁）、２０……排気
弁（ガス交換弁）、２４……バルブステム、３８
……案内軸、４２……コイルばね（ばね系）、４
４……コイルばね（ばね系）、４６……アーマチ
ユア、５２……スリーブ、６２，６６……コイル
（開閉用磁石）、６４，６８……磁心（開閉用磁
石）、７０……案内スリーブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも一つのばね系と少なくとも二つの
   電磁式の開閉用磁石とを備え、これらばね系およ
   び開閉用磁石により、ガス交換弁が二つの切換位
   置へ移動されるとともにこの切換位置にて少なく
   とも各一つの開閉用磁石により保持され、かつ開
   閉用磁石の磁力がガス交換弁に連結されたアーマ
   チユアに作用し、切換位置間におけるガス切換弁
   の運動が案内スリーブ内に収容された案内軸によ
   つてなされる制御装置において、前記案内スリー
   ブ内に収容された案内軸をガス交換弁のバルブス
   テムから分離して設けたことを特徴とする内燃機
   関のガス交換弁の電磁制御装置。 ２ 案内軸とバルブステムとが互いに同軸上に配
   置されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の内燃機関のガス交換弁の電磁制御装
   置。 ３ 一方の切換位置においてガス交換弁が開位置
   となるよう案内軸がバルブステムを押し込み、他
   方の切換位置においてガス交換弁が閉位置となる
   ようオーバーストロークにより案内軸とバルブス
   テムとが互いに離れることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項に記載の内燃機関のガ
   ス交換弁の電磁制御装置。 ４ 案内軸が案内スリーブの中でバルブステムよ
   りも高精度で案内されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項から第３項までのいずれかに記載
   の内燃機関のガス交換弁の電磁制御装置。 ５ バルブステムが潤滑状態のもとで運動し、案
   内軸が乾燥支持された状態で摺動することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項から第４項までのい
   ずれかに記載の内燃機関のガス交換弁の電磁制御
   装置。 ６ ケーシングが開閉用磁石、案内軸、案内スリ
   ーブおよびばね系の一部を収容した構造ユニツト
   として予め組立てられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項から第５項までのいずれかに
   記載の内燃機関のガス交換弁の電磁制御装置。 ７ ばね系の一部および案内スリーブが、開閉用
   磁石の磁心によつて囲まれた穴部の中に収容され
   ており、かつばね系を収容するための穴部が、案
   内スリーブを収容するためのシリンダ状空間より
   大きい内径を有していることを特徴とする特許請
   求の範囲第６項に記載の内燃機関のガス交換弁の
   電磁制御装置。 ８ シリンダヘツドに対するケーシングの軸方向
   の位置の調節により、バルブステムと案内スリー
   ブとの〓間を調節可能に構成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第６項または第７項に記載の内
   燃機関のガス交換弁の電磁制御装置。 ９ ケーシングは、このケーシングをシリンダヘ
   ツドと結合するボルトの周囲に配置されたワツシ
   ヤによつて軸方向位置が調節できるようにされて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記
   載の内燃機関のガス交換弁の電磁制御装置。 １０ ケーシングの軸方向の位置調節が、このケ
   ーシングの外周を囲む円板および（または）リン
   グにより可能なようにされていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第８項に記載の内燃機関のガス
   交換弁の電磁制御装置。 １１ ケーシングが、その外周におけるシリンダ
   ヘツドと接触する部分において、重ねて配置され
   た２枚の円板を有し、これら円板が斜面を有して
   いて、円板どうしの相対捩じりによりケーシング
   の軸方向の位置が調節可能とされていることを特
   徴とする、特許請求の範囲第１０項に記載の内燃
   機関のガス交換弁の電磁制御装置。