JPH0893426A - 内燃機関の電磁式弁駆動装置 - Google Patents
内燃機関の電磁式弁駆動装置Info
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- JPH0893426A JPH0893426A JP6228164A JP22816494A JPH0893426A JP H0893426 A JPH0893426 A JP H0893426A JP 6228164 A JP6228164 A JP 6228164A JP 22816494 A JP22816494 A JP 22816494A JP H0893426 A JPH0893426 A JP H0893426A
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- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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- F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
- H01F7/1638—Armatures not entering the winding
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- Magnetically Actuated Valves (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Electromagnets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は内燃機関の吸排気弁を構成する弁体
を電磁力で駆動する内燃機関の電磁式弁駆動装置に関
し、磁束を集中化することで省電力化を実現することを
目的とする。 【構成】 磁性体からなるプランジャ２０を、非磁性体
からなるプランジャホルダ１８を介して内燃機関の弁体
１２に固定する。プランジャ２０の上下に電磁コイル２
２，２４及びコア２４，２８を配設する。プランジャ２
０の内周側端部２０ａ及び外周側端部２０ｂを、コア２
４，２８の内周部２４ａ，２８ａ及び外周部２４ｂ，２
８ｂの厚さ方向の中間点近傍に対向配置する。また、プ
ランジャ２０の形状をその中間部２０ｃに向けて肉厚が
増す形状に成形する。
を電磁力で駆動する内燃機関の電磁式弁駆動装置に関
し、磁束を集中化することで省電力化を実現することを
目的とする。 【構成】 磁性体からなるプランジャ２０を、非磁性体
からなるプランジャホルダ１８を介して内燃機関の弁体
１２に固定する。プランジャ２０の上下に電磁コイル２
２，２４及びコア２４，２８を配設する。プランジャ２
０の内周側端部２０ａ及び外周側端部２０ｂを、コア２
４，２８の内周部２４ａ，２８ａ及び外周部２４ｂ，２
８ｂの厚さ方向の中間点近傍に対向配置する。また、プ
ランジャ２０の形状をその中間部２０ｃに向けて肉厚が
増す形状に成形する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の電磁式弁駆
動装置に係り、特に内燃機関の吸排気弁を構成する弁体
を電磁力で駆動する内燃機関の電磁式弁駆動装置に関す
る。
動装置に係り、特に内燃機関の吸排気弁を構成する弁体
を電磁力で駆動する内燃機関の電磁式弁駆動装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、内燃機関の吸排気弁等の弁体
を、電磁コイルの発する電磁力により駆動する内燃機関
の電磁式弁駆動装置が知られている。この装置によれ
ば、内燃機関において一般に必要とされていた弁体駆動
用のカム機構等が不要となることに加え、弁体の開閉弁
時期が任意に変更でき、内燃機関の運転状態に応じて理
想的な開閉弁時期を実現することが可能である。
を、電磁コイルの発する電磁力により駆動する内燃機関
の電磁式弁駆動装置が知られている。この装置によれ
ば、内燃機関において一般に必要とされていた弁体駆動
用のカム機構等が不要となることに加え、弁体の開閉弁
時期が任意に変更でき、内燃機関の運転状態に応じて理
想的な開閉弁時期を実現することが可能である。
【０００３】ここで、かかる弁駆動装置としては、例え
ば特開昭６１−２３７８１０号公報に開示される構成が
知られている。この装置は、内燃機関の吸排気弁の弁軸
に、磁性体で構成した平板からなるプランジャを固定
し、更にプランジャの上下に、外周にコアを備える電磁
コイルをそれぞれ所定距離離間して配設してなる構成で
ある。
ば特開昭６１−２３７８１０号公報に開示される構成が
知られている。この装置は、内燃機関の吸排気弁の弁軸
に、磁性体で構成した平板からなるプランジャを固定
し、更にプランジャの上下に、外周にコアを備える電磁
コイルをそれぞれ所定距離離間して配設してなる構成で
ある。
【０００４】この場合、一方の電磁コイルにのみ電流を
供給すれば、この電磁コイルを取り巻くコアとプランジ
ャとの間に電磁吸引力が働き、その結果弁体が一方向に
変移し、また他方の電磁コイルにのみ電流を供給するこ
ととすれば、弁体は他方の変移端に向けて変移すること
になる。
供給すれば、この電磁コイルを取り巻くコアとプランジ
ャとの間に電磁吸引力が働き、その結果弁体が一方向に
変移し、また他方の電磁コイルにのみ電流を供給するこ
ととすれば、弁体は他方の変移端に向けて変移すること
になる。
【０００５】従って、プランジャの上下に配設された電
磁コイルに対して交互に電流を供給することとすれば、
弁体はその弁軸に沿って往復運動することになり、内燃
機関の吸排気弁としての所望の動作が実現されることに
なる。
磁コイルに対して交互に電流を供給することとすれば、
弁体はその弁軸に沿って往復運動することになり、内燃
機関の吸排気弁としての所望の動作が実現されることに
なる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の弁
駆動装置は、プランジャが磁性体製の平板からなる構成
である。このため、電磁コイルから発せられる磁束は、
プランジャと弁軸とが固定される部位の近傍等にも流通
することになる。
駆動装置は、プランジャが磁性体製の平板からなる構成
である。このため、電磁コイルから発せられる磁束は、
プランジャと弁軸とが固定される部位の近傍等にも流通
することになる。
【０００７】これに対して、プランジャとコアとの間に
電磁吸引力を発生させるためには、プランジャとコアと
が最も近接する部位に磁束を集中させることが有利であ
る。従って、上記従来の装置の如く、かかる部位を外れ
た領域に磁束が流出し易い構成は、必要な電磁吸引力を
確保するうえで省電力化の要請に反するという問題を内
在していることになる。
電磁吸引力を発生させるためには、プランジャとコアと
が最も近接する部位に磁束を集中させることが有利であ
る。従って、上記従来の装置の如く、かかる部位を外れ
た領域に磁束が流出し易い構成は、必要な電磁吸引力を
確保するうえで省電力化の要請に反するという問題を内
在していることになる。
【０００８】更に、電磁コイルを取り巻いて配設される
コアと、このコアに対向配置されるプランジャとからな
る磁気回路内に磁束が流通する場合、プランジャ内にお
ける磁束密度は全面において一定ではないのに対して、
上記従来の装置におけるプランジャは、全面において磁
束の流通し易さが均一である。
コアと、このコアに対向配置されるプランジャとからな
る磁気回路内に磁束が流通する場合、プランジャ内にお
ける磁束密度は全面において一定ではないのに対して、
上記従来の装置におけるプランジャは、全面において磁
束の流通し易さが均一である。
【０００９】従って、さほど磁束が流通しない部位では
不要な肉厚を有することとなる一方、磁束が集中する部
位では磁束の飽和が起こり易い状況となり、この意味で
は、十分な磁束飽和密度の確保とプランジャの軽量化と
の両立が図られていないという問題が内在していること
になる。
不要な肉厚を有することとなる一方、磁束が集中する部
位では磁束の飽和が起こり易い状況となり、この意味で
は、十分な磁束飽和密度の確保とプランジャの軽量化と
の両立が図られていないという問題が内在していること
になる。
【００１０】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、プランジャ周辺における磁束の流通し易さを適
切に調整することにより、又はプランジャの形状を適切
に形成することにより、上記の課題を解決する内燃機関
の電磁式弁駆動装置を提供することを目的とする。
であり、プランジャ周辺における磁束の流通し易さを適
切に調整することにより、又はプランジャの形状を適切
に形成することにより、上記の課題を解決する内燃機関
の電磁式弁駆動装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
に記載する如く、内燃機関の弁体に固定されるプランジ
ャを電磁力で駆動する内燃機関の電磁式弁駆動装置にお
いて、前記プランジャは、該プランジャに比して磁束が
流通し難いプランジャホルダを介して前記弁体に固定さ
れている内燃機関の電磁式弁駆動装置により達成され
る。
に記載する如く、内燃機関の弁体に固定されるプランジ
ャを電磁力で駆動する内燃機関の電磁式弁駆動装置にお
いて、前記プランジャは、該プランジャに比して磁束が
流通し難いプランジャホルダを介して前記弁体に固定さ
れている内燃機関の電磁式弁駆動装置により達成され
る。
【００１２】また、上記の目的は、請求項２に記載する
如く、上記請求項１記載の内燃機関の電磁式弁駆動装置
において、前記プランジャに付与される電磁力は、前記
プランジャの内周側端部近傍に対向する内周部と、前記
プランジャの外周側端部近傍に対向する外周部とを備え
るコアから発せられると共に、前記プランジャは、内周
側端部及び外周側端部の少なくとも一方が、前記コアを
構成する内周部の厚さ方向の中間点近傍に、又は前記コ
アを構成する外周部の厚さ方向の中間点近傍に対向する
ように構成される内燃機関の電磁式弁駆動装置により達
成される。
如く、上記請求項１記載の内燃機関の電磁式弁駆動装置
において、前記プランジャに付与される電磁力は、前記
プランジャの内周側端部近傍に対向する内周部と、前記
プランジャの外周側端部近傍に対向する外周部とを備え
るコアから発せられると共に、前記プランジャは、内周
側端部及び外周側端部の少なくとも一方が、前記コアを
構成する内周部の厚さ方向の中間点近傍に、又は前記コ
アを構成する外周部の厚さ方向の中間点近傍に対向する
ように構成される内燃機関の電磁式弁駆動装置により達
成される。
【００１３】更に、上記の目的は、請求項３に記載する
如く、内燃機関の弁体に固定されるプランジャを、該プ
ランジャの内周側対向部に対向する内周部と、前記プラ
ンジャの外周側対向部に対向する外周部とを備えるコア
から発せられる電磁力で駆動する内燃機関の電磁式弁駆
動装置において、前記プランジャは、前記内周部対向
部、及び前記外周側対向部から、これらの中間部に向け
て肉厚が増す形状に成形されている内燃機関の電磁式弁
駆動装置によっても達成される。
如く、内燃機関の弁体に固定されるプランジャを、該プ
ランジャの内周側対向部に対向する内周部と、前記プラ
ンジャの外周側対向部に対向する外周部とを備えるコア
から発せられる電磁力で駆動する内燃機関の電磁式弁駆
動装置において、前記プランジャは、前記内周部対向
部、及び前記外周側対向部から、これらの中間部に向け
て肉厚が増す形状に成形されている内燃機関の電磁式弁
駆動装置によっても達成される。
【００１４】
【作用】請求項１記載の発明において、前記プランジャ
は、前記プランジャホルダを介して前記弁体に固定され
ている。ここで、前記プランジャホルダは、前記プラン
ジャに比して磁束が流通し難く構成されている。
は、前記プランジャホルダを介して前記弁体に固定され
ている。ここで、前記プランジャホルダは、前記プラン
ジャに比して磁束が流通し難く構成されている。
【００１５】従って、前記プランジャに向けて供給され
た磁束は、前記プランジャから前記プランジャホルダに
向けて流出し難く、前記プランジャに向けて供給された
磁束の、前記弁体近傍への流出が抑制される。その結
果、前記プランジャ周辺において発生した電磁エネルギ
が、前記プランジャを駆動する力として有効に用いられ
ることになる。
た磁束は、前記プランジャから前記プランジャホルダに
向けて流出し難く、前記プランジャに向けて供給された
磁束の、前記弁体近傍への流出が抑制される。その結
果、前記プランジャ周辺において発生した電磁エネルギ
が、前記プランジャを駆動する力として有効に用いられ
ることになる。
【００１６】請求項２記載の発明において、前記プラン
ジャの内周側端部及び外周側端部の少なくとも一方は、
前記コアを構成する内周部又は外周部の厚さ方向の中間
点近傍に対向する。
ジャの内周側端部及び外周側端部の少なくとも一方は、
前記コアを構成する内周部又は外周部の厚さ方向の中間
点近傍に対向する。
【００１７】この場合、前記プランジャの内周側端部及
び外周側端部の少なくとも一方においては、前記コアか
ら供給される磁束が前記プランジャと前記コアとの対向
部位に集中することになり、電磁力の損失が有効に抑制
されることになる。
び外周側端部の少なくとも一方においては、前記コアか
ら供給される磁束が前記プランジャと前記コアとの対向
部位に集中することになり、電磁力の損失が有効に抑制
されることになる。
【００１８】請求項３記載の発明において、前記プラン
ジャには、前記コアの内周部及び外周部から電磁力が供
給される。この場合、前記コアの内周部又は外周部から
発せられた磁束は、前記プランジャの内部を流通して前
記コアの外周側又は内周側に還流する。
ジャには、前記コアの内周部及び外周部から電磁力が供
給される。この場合、前記コアの内周部又は外周部から
発せられた磁束は、前記プランジャの内部を流通して前
記コアの外周側又は内周側に還流する。
【００１９】この際、前記プランジャの、前記内周側対
向部と前記外周側対向部との中間部には、あらゆる部位
から流入した磁束が流通する。このため、該中間部に
は、前記プランジャ内で最も多くの磁束が流通すること
になる。
向部と前記外周側対向部との中間部には、あらゆる部位
から流入した磁束が流通する。このため、該中間部に
は、前記プランジャ内で最も多くの磁束が流通すること
になる。
【００２０】これに対して、本発明における前記プラン
ジャは、前記内周側対向部、及び前記外周側対向部から
前記中間部に向けて肉厚が増す形状に成形されている。
従って、前記中間部近傍は、プランジャ内で最も大きな
磁束流通能力を有することになる。
ジャは、前記内周側対向部、及び前記外周側対向部から
前記中間部に向けて肉厚が増す形状に成形されている。
従って、前記中間部近傍は、プランジャ内で最も大きな
磁束流通能力を有することになる。
【００２１】このため、本発明におけるプランジャにお
いては、全ての領域において不要な肉厚を有することな
く十分な磁束流通能力が確保されることになる。
いては、全ての領域において不要な肉厚を有することな
く十分な磁束流通能力が確保されることになる。
【００２２】
【実施例】図１は、本発明の一実施例である内燃機関の
弁駆動装置１０の全体構成図を示す。同図において弁体
１２は、図中下端部を内燃機関の燃焼室内に露出させた
状態でシリンダヘッド内に配設され、内燃機関の吸気
弁、又は排気弁を構成する部材である。
弁駆動装置１０の全体構成図を示す。同図において弁体
１２は、図中下端部を内燃機関の燃焼室内に露出させた
状態でシリンダヘッド内に配設され、内燃機関の吸気
弁、又は排気弁を構成する部材である。
【００２３】すなわち、内燃機関のシリンダヘッドに
は、弁体１２に対する弁座を備えるポートが設けられて
おり、弁体１２が弁座から離座又は着座することでポー
トの開閉が制御される。
は、弁体１２に対する弁座を備えるポートが設けられて
おり、弁体１２が弁座から離座又は着座することでポー
トの開閉が制御される。
【００２４】弁体１２には、弁軸１４が固定されてい
る。弁軸１４は、バルブガイド１６により軸方向に摺動
可能に保持されると共に、その上端においてプランジャ
ホルダ１８に固定されている。
る。弁軸１４は、バルブガイド１６により軸方向に摺動
可能に保持されると共に、その上端においてプランジャ
ホルダ１８に固定されている。
【００２５】プランジャホルダ１８は、非磁性体からな
る部材であり、その外周部にはプランジャ２０が接合さ
れている。尚、プランジャホルダ１８を構成する非磁性
体としては、軽量化を図る意味でＴｉ、Ｔｉ−Ａｌ、Ａ
ｌ等の非磁性軽量合金が適している。
る部材であり、その外周部にはプランジャ２０が接合さ
れている。尚、プランジャホルダ１８を構成する非磁性
体としては、軽量化を図る意味でＴｉ、Ｔｉ−Ａｌ、Ａ
ｌ等の非磁性軽量合金が適している。
【００２６】プランジャ２０は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ等を
ベース材料とする軟磁性材料からなるドーナツ状の部材
であり、電子ビーム溶接、レーザ溶接、ろう付け、カシ
メ、接着等の手法でプランジャホルダ１８に接合されて
いる。尚、非接合部材として繊維強化樹脂を用いる場合
には、インサート成形による一体成形、又は超音波溶着
等の手法が有効である。
ベース材料とする軟磁性材料からなるドーナツ状の部材
であり、電子ビーム溶接、レーザ溶接、ろう付け、カシ
メ、接着等の手法でプランジャホルダ１８に接合されて
いる。尚、非接合部材として繊維強化樹脂を用いる場合
には、インサート成形による一体成形、又は超音波溶着
等の手法が有効である。
【００２７】プランジャ２０の上方には、所定距離離間
して第１の電磁コイル２２及び第１のコア２４が配設さ
れている。また、プランジャ２０の下方には、同様に所
定距離離間して第２の電磁コイル２６及び第２のコア２
８が配設されている。
して第１の電磁コイル２２及び第１のコア２４が配設さ
れている。また、プランジャ２０の下方には、同様に所
定距離離間して第２の電磁コイル２６及び第２のコア２
８が配設されている。
【００２８】第１及び第２のコア２４，２８（以下、こ
れらを総称する場合には単にコア２４，２８と称す）
は、共に磁性体で構成された部材であり、それぞれ第１
又は第２の電磁コイル２２，２６（以下、これらを総称
する場合には単に電磁コイル２２，２６と称す）を把持
すると共に、外筒３０により所定の位置関係に保持され
ている。
れらを総称する場合には単にコア２４，２８と称す）
は、共に磁性体で構成された部材であり、それぞれ第１
又は第２の電磁コイル２２，２６（以下、これらを総称
する場合には単に電磁コイル２２，２６と称す）を把持
すると共に、外筒３０により所定の位置関係に保持され
ている。
【００２９】更に、コア２４，２８は、その中心近傍に
中空部を有し、それぞれプランジャホルダ１８を上下方
向より弾性支持するスプリング３２，３４を収納してい
る。また、第１のコア２４の上端には、スプリング３２
の上端部を保持するスプリングガイド３６、及びスプリ
ング３２，３４の変形量を調整するアジャスタ３８が設
けられている。
中空部を有し、それぞれプランジャホルダ１８を上下方
向より弾性支持するスプリング３２，３４を収納してい
る。また、第１のコア２４の上端には、スプリング３２
の上端部を保持するスプリングガイド３６、及びスプリ
ング３２，３４の変形量を調整するアジャスタ３８が設
けられている。
【００３０】ここで、本実施例においては、アジャスタ
３８を調整することにより、何らの電磁力も作用しない
中立状態において、プランジャ２０が、コア２４，２８
の中央に位置すべくスプリング３２，３４の付勢力の釣
合いを図っている。
３８を調整することにより、何らの電磁力も作用しない
中立状態において、プランジャ２０が、コア２４，２８
の中央に位置すべくスプリング３２，３４の付勢力の釣
合いを図っている。
【００３１】上記構成の弁駆動装置１０において、第１
の電磁コイル２２に電流を流通させて、その内周側及び
外周側を還流する磁界を生ぜしめると、第１のコア２
４、プランジャ２０、及び両者間のエアギャップからな
る磁気回路に磁束が流通し、より安定な状態を実現すべ
くプランジャ２０には図１中上方へ向かう電磁吸引力が
作用する。
の電磁コイル２２に電流を流通させて、その内周側及び
外周側を還流する磁界を生ぜしめると、第１のコア２
４、プランジャ２０、及び両者間のエアギャップからな
る磁気回路に磁束が流通し、より安定な状態を実現すべ
くプランジャ２０には図１中上方へ向かう電磁吸引力が
作用する。
【００３２】一方、第２の電磁コイル２６に電流を流通
させてその内周側及び外周側を還流する磁界を生ぜしめ
ると、第２のコア２８、プランジャ２０、及び両者間の
エアギャップからなる磁気回路に磁束が流通し、より安
定な状態を実現すべくプランジャ２０には図１中下方へ
向かう電磁吸引力が作用する。
させてその内周側及び外周側を還流する磁界を生ぜしめ
ると、第２のコア２８、プランジャ２０、及び両者間の
エアギャップからなる磁気回路に磁束が流通し、より安
定な状態を実現すべくプランジャ２０には図１中下方へ
向かう電磁吸引力が作用する。
【００３３】従って、電磁コイル２２，２６に、交互に
適当な電流を流通させることとすれば、プランジャ２０
を上下方向に往復運動させることが可能であり、これに
より弁体１２の開閉状態を切り換えることが可能であ
る。
適当な電流を流通させることとすれば、プランジャ２０
を上下方向に往復運動させることが可能であり、これに
より弁体１２の開閉状態を切り換えることが可能であ
る。
【００３４】ところで、プランジャ２０に変移が生ずる
と、その結果スプリング３２，３４には弾性変形が生
じ、その後電磁力が消滅すれば、弁体１２には中立位置
に向かう復元力が作用する。
と、その結果スプリング３２，３４には弾性変形が生
じ、その後電磁力が消滅すれば、弁体１２には中立位置
に向かう復元力が作用する。
【００３５】すなわち、本実施例の弁駆動装置１０は、
弁体１２の作動に伴う摺動損失が無いとすれば、バネ・
質量系の単振動を行うことになり、一方の変移端から他
方の変移端への遷移時間ｔは、可動部質量をＭ、スプリ
ング３２，３４の合成バネ定数をＫとして、ｔ＝π√
（Ｍ／Ｋ）で表されることになる。
弁体１２の作動に伴う摺動損失が無いとすれば、バネ・
質量系の単振動を行うことになり、一方の変移端から他
方の変移端への遷移時間ｔは、可動部質量をＭ、スプリ
ング３２，３４の合成バネ定数をＫとして、ｔ＝π√
（Ｍ／Ｋ）で表されることになる。
【００３６】従って、弁駆動装置１０の応答速度を高め
るためには、可動部質量Ｍを小さくすること、又は合成
バネ定数Ｋを高めることが必要とされる。一方、弁駆動
装置１０の作動を開始するため、及びプランジャ１８を
変移端に保持するためには、スプリング３２，３４の付
勢力を越える電磁吸引力を発生させる必要があり、装置
の省電力化を図る意味では合成バネ定数Ｋは小さい方が
有利である。
るためには、可動部質量Ｍを小さくすること、又は合成
バネ定数Ｋを高めることが必要とされる。一方、弁駆動
装置１０の作動を開始するため、及びプランジャ１８を
変移端に保持するためには、スプリング３２，３４の付
勢力を越える電磁吸引力を発生させる必要があり、装置
の省電力化を図る意味では合成バネ定数Ｋは小さい方が
有利である。
【００３７】このため、弁駆動装置１０において省電力
化と高速性を両立するためには、合成バネ定数Ｋを小さ
くし、かつ可動部質量Ｍの軽量化を図る工夫が必要とな
る。
化と高速性を両立するためには、合成バネ定数Ｋを小さ
くし、かつ可動部質量Ｍの軽量化を図る工夫が必要とな
る。
【００３８】ここで本実施例の弁駆動装置１０は、かか
る点を考慮することで上記特性の両立を図ると共に、プ
ランジャ１８周辺における磁束の流れを制御することで
更なる省電力化を実現すべく構成されたものである。以
下、プランジャ１８周辺の拡大図である図２を参照して
その特徴部分について詳説する。
る点を考慮することで上記特性の両立を図ると共に、プ
ランジャ１８周辺における磁束の流れを制御することで
更なる省電力化を実現すべく構成されたものである。以
下、プランジャ１８周辺の拡大図である図２を参照して
その特徴部分について詳説する。
【００３９】電磁コイル２２，２６の巻数がＮ、それら
を流通する電流がＩである場合、電磁コイル２２，２６
における起磁力ΨはΨ＝ＮＩで表すことができる。従っ
て、電磁コイル２２，２６に電流Ｉを供給した際に得ら
れる電磁吸引力を高めるには、起磁力ＮＩに基づいてで
きるだけ大きな磁束Φを発生させ、更に発生した磁束Φ
を効率良くプランジャ２０とコア２４，２６との間に集
中させる必要がある。
を流通する電流がＩである場合、電磁コイル２２，２６
における起磁力ΨはΨ＝ＮＩで表すことができる。従っ
て、電磁コイル２２，２６に電流Ｉを供給した際に得ら
れる電磁吸引力を高めるには、起磁力ＮＩに基づいてで
きるだけ大きな磁束Φを発生させ、更に発生した磁束Φ
を効率良くプランジャ２０とコア２４，２６との間に集
中させる必要がある。
【００４０】このためには、電磁コイル２２，２６の周
辺に形成される磁気回路の磁気抵抗をできるだけ小さく
し、更に磁気回路内を流通する磁束Φがプランジャ２０
とコア２４，２６との間に集中するように、適切な磁束
線制御を行うことが有効である。
辺に形成される磁気回路の磁気抵抗をできるだけ小さく
し、更に磁気回路内を流通する磁束Φがプランジャ２０
とコア２４，２６との間に集中するように、適切な磁束
線制御を行うことが有効である。
【００４１】そして、上記要求を満たしつつ可動部質量
Ｍを軽減するためには、プランジャ２０において磁束Φ
が集中する部位には十分な肉厚を確保し、一方、さほど
磁束Φが集中しない部位には不要な肉厚を付与しないこ
とが効果的である。
Ｍを軽減するためには、プランジャ２０において磁束Φ
が集中する部位には十分な肉厚を確保し、一方、さほど
磁束Φが集中しない部位には不要な肉厚を付与しないこ
とが効果的である。
【００４２】これに対して、本実施例においては、第１
に上述の如くプランジャ２０の内周に非磁性体からなる
プランジャホルダ１８を配設することにより、第２にプ
ランジャ２０の内周側端部２０ａ及び外周側端部２０ｂ
を、それぞれコア２４，２８の内周部２４ａ，２８ａの
厚さ方向の中間点近傍、及び外周部２４ｂ，２８ｂの厚
さ方向の中間点近傍に対向配置することにより、第３に
プランジャ２０の形状を、中間部２０ｃ周辺から中間部
２０ｃに向けて肉厚が増す形状に成形することにより、
上述した各要求の実現を図っている。
に上述の如くプランジャ２０の内周に非磁性体からなる
プランジャホルダ１８を配設することにより、第２にプ
ランジャ２０の内周側端部２０ａ及び外周側端部２０ｂ
を、それぞれコア２４，２８の内周部２４ａ，２８ａの
厚さ方向の中間点近傍、及び外周部２４ｂ，２８ｂの厚
さ方向の中間点近傍に対向配置することにより、第３に
プランジャ２０の形状を、中間部２０ｃ周辺から中間部
２０ｃに向けて肉厚が増す形状に成形することにより、
上述した各要求の実現を図っている。
【００４３】すなわち、プランジャ２０の内周に非磁性
体からなるプランジャホルダ１８を配設した場合、コア
２４，２８からプランジャ２０に供給された磁束Φがプ
ランジャ１８の内周側に流出することがなく、磁束Φを
効果的にプランジャ２０とコア２４，２８との対向部に
集中させることができる。
体からなるプランジャホルダ１８を配設した場合、コア
２４，２８からプランジャ２０に供給された磁束Φがプ
ランジャ１８の内周側に流出することがなく、磁束Φを
効果的にプランジャ２０とコア２４，２８との対向部に
集中させることができる。
【００４４】また、プランジャ２０の内周側端部２０ａ
及び外周側端部２０ｂを上記の如くコア２４，２８と対
向配置した場合、コア２４，２８から発せられた磁束Φ
は、プランジャ２０の内周側端部２０ａ又は外周側端部
２０ｂに集中的に流入し、その後外周側端部２０ｂ又は
内周側端部２０ａから集中的にコア２４，２８に向けて
流出することとなり、磁束Φの集中化が促進される。
及び外周側端部２０ｂを上記の如くコア２４，２８と対
向配置した場合、コア２４，２８から発せられた磁束Φ
は、プランジャ２０の内周側端部２０ａ又は外周側端部
２０ｂに集中的に流入し、その後外周側端部２０ｂ又は
内周側端部２０ａから集中的にコア２４，２８に向けて
流出することとなり、磁束Φの集中化が促進される。
【００４５】尚、本実施例においては、コア２４，２８
の内周部２４ａ，２８ａ、及び外周部２４ｂ，２８ｂの
プランジャ１８側の端部にテーパ加工を施して、更なる
磁束の集中化を図っている。
の内周部２４ａ，２８ａ、及び外周部２４ｂ，２８ｂの
プランジャ１８側の端部にテーパ加工を施して、更なる
磁束の集中化を図っている。
【００４６】更に、プランジャ２０においては中間部２
０ｃに最も高い磁束流通能力が要求されるが、本実施例
におけるプランジャ２０の形状は、プランジャ２０の肉
厚が中間部２０ｃに向けて増す形状とされている。この
ため、プランジャ２０の軽量化を図りつつ、プランジャ
２０全体として十分な磁束流通能力が確保されることに
なる。
０ｃに最も高い磁束流通能力が要求されるが、本実施例
におけるプランジャ２０の形状は、プランジャ２０の肉
厚が中間部２０ｃに向けて増す形状とされている。この
ため、プランジャ２０の軽量化を図りつつ、プランジャ
２０全体として十分な磁束流通能力が確保されることに
なる。
【００４７】ここで、プランジャ２０において中間部２
０ｃに最も高い磁束流通能力が要求されるのは、プラン
ジャ２０の内周側端部２０ａ近傍及び外周側端部２０ｂ
近傍には、コア２４，２８から発せられた磁束Φの全て
は流通しないのに対して、中間部２０ｃにはほぼ全ての
磁束Φが流通するからである。
０ｃに最も高い磁束流通能力が要求されるのは、プラン
ジャ２０の内周側端部２０ａ近傍及び外周側端部２０ｂ
近傍には、コア２４，２８から発せられた磁束Φの全て
は流通しないのに対して、中間部２０ｃにはほぼ全ての
磁束Φが流通するからである。
【００４８】このように、上記図２に示す構成によれば
プランジャ２０の周辺における適切な磁束線制御と、可
動部質量Ｍの適切な軽量化とを共に実現することがで
き、弁駆動装置１０において、大幅な省電力化が実現さ
れることになる。
プランジャ２０の周辺における適切な磁束線制御と、可
動部質量Ｍの適切な軽量化とを共に実現することがで
き、弁駆動装置１０において、大幅な省電力化が実現さ
れることになる。
【００４９】尚、参考のため、図３及び図４に、それぞ
れプランジャ２０周辺における磁束の流れを表す磁束線
図、及び磁束密度線図を示す。但し図４は、図３に示す
磁束線図に基づいて、磁束密度の高い順からプランジャ
２０及び第２のコア２８を（I)〜(IV)の領域に区分して
表したものである。
れプランジャ２０周辺における磁束の流れを表す磁束線
図、及び磁束密度線図を示す。但し図４は、図３に示す
磁束線図に基づいて、磁束密度の高い順からプランジャ
２０及び第２のコア２８を（I)〜(IV)の領域に区分して
表したものである。
【００５０】この場合において上記図３は、第２のコア
２８とプランジャ２０との間の磁束の授受が、主として
プランジャ２０の内周側端部２０ａ及び外周側端部２０
ｂ近傍で行われていること、及びプランジャ２０の中間
部２０ｃには他の部位に比して磁束が集中していること
を表している。
２８とプランジャ２０との間の磁束の授受が、主として
プランジャ２０の内周側端部２０ａ及び外周側端部２０
ｂ近傍で行われていること、及びプランジャ２０の中間
部２０ｃには他の部位に比して磁束が集中していること
を表している。
【００５１】また、図４は、プランジャ２０の中間部２
０ｃの磁束密度が、その内周側及び外周側と比して大幅
に高密度化されていないことを示している。
０ｃの磁束密度が、その内周側及び外周側と比して大幅
に高密度化されていないことを示している。
【００５２】つまり、これら図３及び図４によれば、プ
ランジャ２０周辺を流通する磁束がプランジャ２０と第
２のコア２８との対向部に適切に集中されていること、
及びプランジャ２０の中間部２０ｃにおける磁束の飽和
が適切に防止されていることを、容易に理解することが
できる。
ランジャ２０周辺を流通する磁束がプランジャ２０と第
２のコア２８との対向部に適切に集中されていること、
及びプランジャ２０の中間部２０ｃにおける磁束の飽和
が適切に防止されていることを、容易に理解することが
できる。
【００５３】ところで、プランジャ２０の軽量化を図り
つつ上述した磁束線制御を実現するためには、プランジ
ャ２０の形状は、中間部２０ｃにおいて最も厚肉化され
ていれば足り、例えば中間部２０ｃから内周側端部２０
ａ及び外周側端部２０ｂに向けて単純に肉厚が薄くなる
形状であっても所望の効果を得ることはできる。
つつ上述した磁束線制御を実現するためには、プランジ
ャ２０の形状は、中間部２０ｃにおいて最も厚肉化され
ていれば足り、例えば中間部２０ｃから内周側端部２０
ａ及び外周側端部２０ｂに向けて単純に肉厚が薄くなる
形状であっても所望の効果を得ることはできる。
【００５４】これに対して、本実施例におけるプランジ
ャ２０は、プランジャ２０とプランジャホルダ１８との
接合部における耐久性を確保すべく、図２に示すよう
に、中間部２０ｃから内周側端部２０ａに向けて一端肉
厚が薄くなり、その後再び肉厚が厚くなる形状に成形さ
れている。
ャ２０は、プランジャ２０とプランジャホルダ１８との
接合部における耐久性を確保すべく、図２に示すよう
に、中間部２０ｃから内周側端部２０ａに向けて一端肉
厚が薄くなり、その後再び肉厚が厚くなる形状に成形さ
れている。
【００５５】すなわち、図５は、内周側端部２０ａを固
定して、外周側端部２０ｂに下向きの応力を付与した場
合にプランジャ２０が受ける曲げ応力を、応力の大きい
順に（I)〜(V）の領域に区分して表したものであるが、
同図から明らかなように、その最大応力は内周側端部２
０ａの上端に作用する。
定して、外周側端部２０ｂに下向きの応力を付与した場
合にプランジャ２０が受ける曲げ応力を、応力の大きい
順に（I)〜(V）の領域に区分して表したものであるが、
同図から明らかなように、その最大応力は内周側端部２
０ａの上端に作用する。
【００５６】このため、プランジャ２０とプランジャホ
ルダ１８との接合部に対して電磁吸引力とスプリング３
２，３４の付勢力とが繰り返し作用する弁駆動装置１０
において、十分な耐久性を確保するためには、内周側端
部２０ａの幅をある程度確保して、上記接合部に生ずる
歪みを小さく抑える必要がある。
ルダ１８との接合部に対して電磁吸引力とスプリング３
２，３４の付勢力とが繰り返し作用する弁駆動装置１０
において、十分な耐久性を確保するためには、内周側端
部２０ａの幅をある程度確保して、上記接合部に生ずる
歪みを小さく抑える必要がある。
【００５７】そこで、本実施例においては、かかる点を
も考慮して上述の如くプランジャ２０の形状を決定した
ものである。尚、この場合においては、プランジャ２０
の内周側端部２０ａと中間部２０ｃとの間で最も肉圧の
薄い部分、及びプランジャ２０の外周側端部２０ｂが、
前記請求項３記載の内周側対向部、及び外周側対向部に
相当することになる。
も考慮して上述の如くプランジャ２０の形状を決定した
ものである。尚、この場合においては、プランジャ２０
の内周側端部２０ａと中間部２０ｃとの間で最も肉圧の
薄い部分、及びプランジャ２０の外周側端部２０ｂが、
前記請求項３記載の内周側対向部、及び外周側対向部に
相当することになる。
【００５８】ところで、プランジャ２０とプランジャホ
ルダ１８との接合部に生ずる歪みを抑制する意味では、
プランジャ２０の内周側端部２０ａの上下端に適当な距
離が確保されていればよい。
ルダ１８との接合部に生ずる歪みを抑制する意味では、
プランジャ２０の内周側端部２０ａの上下端に適当な距
離が確保されていればよい。
【００５９】従って、図６に示す如く内周側端部４０ａ
近傍に中空部を備えるプランジャ４０によっても同様の
効果を得ることができる。また、かかる形状のプランジ
ャ４０を用いた場合、弁駆動装置１０の可動部質量Ｍが
更に軽減されることになり、より一層の省電力化が実現
可能となる。
近傍に中空部を備えるプランジャ４０によっても同様の
効果を得ることができる。また、かかる形状のプランジ
ャ４０を用いた場合、弁駆動装置１０の可動部質量Ｍが
更に軽減されることになり、より一層の省電力化が実現
可能となる。
【００６０】尚、本実施例においては、適切な磁束流通
能力の確保し、かつ適切な軽量化を実現する観点等か
ら、プランジャ２０，４０の厚肉化、及び薄肉化を、増
減角５°〜２０°程度で行うこととしている。
能力の確保し、かつ適切な軽量化を実現する観点等か
ら、プランジャ２０，４０の厚肉化、及び薄肉化を、増
減角５°〜２０°程度で行うこととしている。
【００６１】ところで、弁駆動装置１０においては、プ
ランジャ２０に付与される電磁吸引力、及びプランジャ
ホルダ１８に付与されるスプリング３２，３４の付勢力
を、適切に弁軸１４に伝達する必要がある。
ランジャ２０に付与される電磁吸引力、及びプランジャ
ホルダ１８に付与されるスプリング３２，３４の付勢力
を、適切に弁軸１４に伝達する必要がある。
【００６２】これに対して、本実施例においては、弁軸
１４及びプランジャホルダ１８にテーパ部１４ａ，１８
ａ及びストレート部１４ｂ，１８ｂを設けて両者を圧入
することでかかる機能の実現を図っている。
１４及びプランジャホルダ１８にテーパ部１４ａ，１８
ａ及びストレート部１４ｂ，１８ｂを設けて両者を圧入
することでかかる機能の実現を図っている。
【００６３】この場合、テーパ部１４ａ，１８ａが設け
られたことにより圧入部位の接触面積が拡大し、大きな
圧入強度が得られると共に、圧入部位として比較的長い
距離が確保されていることから、プランジャ２０に対し
て抜け方向に作用する外力に対しても、回転方向に作用
する回転トルクに対しても、安定した固定強度を得るこ
とができる。
られたことにより圧入部位の接触面積が拡大し、大きな
圧入強度が得られると共に、圧入部位として比較的長い
距離が確保されていることから、プランジャ２０に対し
て抜け方向に作用する外力に対しても、回転方向に作用
する回転トルクに対しても、安定した固定強度を得るこ
とができる。
【００６４】ところで、上記実施例に示す弁駆動装置１
０は、プランジャホルダ１８を非磁性体で構成すること
でプランジャ２０の内周への磁束の流出を防止する構成
としているが、プランジャホルダ１８の材質はこれに限
るものではなく、プランジャに比して磁束の流通し難い
弱磁性体、又は飽和磁束密度の小さい材料等で構成して
もよい。
０は、プランジャホルダ１８を非磁性体で構成すること
でプランジャ２０の内周への磁束の流出を防止する構成
としているが、プランジャホルダ１８の材質はこれに限
るものではなく、プランジャに比して磁束の流通し難い
弱磁性体、又は飽和磁束密度の小さい材料等で構成して
もよい。
【００６５】また、上記実施例に示す弁駆動装置１０
は、プランジャ２０の内周側端部２０ａ及び外周側端部
２０ｂを、共にコア２４，２８の内周部２４ａ，２８ａ
及び外周部２４ｂ，２８ｂの厚さ方向の中間点近傍に対
向配置する構成としているが、これに限るものではな
く、少なくとも一方がかかる配置とされていればよい。
は、プランジャ２０の内周側端部２０ａ及び外周側端部
２０ｂを、共にコア２４，２８の内周部２４ａ，２８ａ
及び外周部２４ｂ，２８ｂの厚さ方向の中間点近傍に対
向配置する構成としているが、これに限るものではな
く、少なくとも一方がかかる配置とされていればよい。
【００６６】
【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、プランジャに供給された磁束の、弁体近傍への流出
を効果的に抑制することができる。このため、本発明に
よれば、プランジャ周辺に発生した磁束を適切に集中さ
せ、プランジャに対して効率良く電磁吸引力を作用させ
ることができる。
ば、プランジャに供給された磁束の、弁体近傍への流出
を効果的に抑制することができる。このため、本発明に
よれば、プランジャ周辺に発生した磁束を適切に集中さ
せ、プランジャに対して効率良く電磁吸引力を作用させ
ることができる。
【００６７】従って、本発明によれば、少ない消費電力
で、十分な電磁吸引力を発生させることができ、省電力
化の要請に応えた内燃機関の弁駆動装置を実現すること
ができる。
で、十分な電磁吸引力を発生させることができ、省電力
化の要請に応えた内燃機関の弁駆動装置を実現すること
ができる。
【００６８】また、請求項２記載の発明によれば、プラ
ンジャの内周側端部及び外周側端部の少なくとも一方に
おいては、コアから発せられる磁束を、確実にプランジ
ャとコアとの対向部位に集中させることができる。
ンジャの内周側端部及び外周側端部の少なくとも一方に
おいては、コアから発せられる磁束を、確実にプランジ
ャとコアとの対向部位に集中させることができる。
【００６９】このため、本発明によれば、プランジャ周
辺に発生した磁束のエネルギを損失なくプランジャを駆
動する力に変換し、上記請求項１記載の発明に比して更
なる省電力化を実現し得る内燃機関の電磁式弁駆動装置
を実現することができる。
辺に発生した磁束のエネルギを損失なくプランジャを駆
動する力に変換し、上記請求項１記載の発明に比して更
なる省電力化を実現し得る内燃機関の電磁式弁駆動装置
を実現することができる。
【００７０】更に、請求項３記載の発明によれば、プラ
ンジャの中間部に最も磁束が集中することに対応して、
プランジャの形状が、中間部において最も厚肉化される
ように形成されている。
ンジャの中間部に最も磁束が集中することに対応して、
プランジャの形状が、中間部において最も厚肉化される
ように形成されている。
【００７１】従って、本発明によれば、プランジャ全体
として重量増加を伴うことなく磁束の飽和を有効に防止
することができ、電磁力の有効利用による省電力化を可
能とする内燃機関の弁駆動装置を実現することが可能で
ある。
として重量増加を伴うことなく磁束の飽和を有効に防止
することができ、電磁力の有効利用による省電力化を可
能とする内燃機関の弁駆動装置を実現することが可能で
ある。
【図１】本発明の一実施例である弁駆動装置の全体構成
を表す正面断面図である。
を表す正面断面図である。
【図２】本実施例の弁駆動装置の要部構成を表す拡大図
である。
である。
【図３】本実施例の弁駆動装置においてプランジャ周辺
に生ずる磁束の状態を表す磁束線図である。
に生ずる磁束の状態を表す磁束線図である。
【図４】本実施例の弁駆動装置においてプランジャ周辺
に生ずる磁束の密度を表す磁束密度線図である。
に生ずる磁束の密度を表す磁束密度線図である。
【図５】本実施例の弁駆動装置に用いられるプランジャ
の応力分布図である。
の応力分布図である。
【図６】本実施例の弁駆動装置に用いられる他のプラン
ジャの応力分布図である。
ジャの応力分布図である。
１０ 弁駆動装置 １２ 弁体 １４ 弁軸 １８ プランジャホルダ ２０，４０ プランジャ ２０ａ 内周側端部 ２０ｂ 外周側端部 ２０ｃ 中間部 ２４ 第１のコア ２８ 第２のコア ２４ａ，２８ａ 内周部 ２４ｂ，２８ｂ 外周部 ３２，３４ スプリング
Claims (3)
- 【請求項１】 内燃機関の弁体に固定されるプランジャ
を電磁力で駆動する内燃機関の電磁式弁駆動装置におい
て、 前記プランジャは、該プランジャに比して磁束が流通し
難いプランジャホルダを介して前記弁体に固定されてい
ることを特徴とする内燃機関の電磁式弁駆動装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の内燃機関の電磁式弁駆動
装置において、 前記プランジャに付与される電磁力は、前記プランジャ
の内周側端部近傍に対向する内周部と、前記プランジャ
の外周側端部近傍に対向する外周部とを備えるコアから
発せられると共に、 前記プランジャは、内周側端部及び外周側端部の少なく
とも一方が、前記コアを構成する内周部の厚さ方向の中
間点近傍に、又は前記コアを構成する外周部の厚さ方向
の中間点近傍に対向するように構成されることを特徴と
する内燃機関の電磁式弁駆動装置。 - 【請求項３】 内燃機関の弁体に固定されるプランジャ
を、該プランジャの内周側対向部に対向する内周部と、
前記プランジャの外周側対向部に対向する外周部とを備
えるコアから発せられる電磁力で駆動する内燃機関の電
磁式弁駆動装置において、 前記プランジャは、前記内周側対向部、及び前記外周側
対向部から、これらの中間部に向けて肉厚が増す形状に
成形されていることを特徴とする内燃機関の電磁式弁駆
動装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22816494A JP3186462B2 (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 内燃機関の電磁式弁駆動装置 |
| GB9620402A GB2302762B (en) | 1994-09-22 | 1995-09-08 | Electromagnetic valve driving apparatus for driving a valve of an internal combustion engine |
| GB9518421A GB2293921B (en) | 1994-09-22 | 1995-09-08 | Electromagnetic valve driving apparatus for driving a valve of an internal combustion engine |
| US08/528,450 US5690064A (en) | 1994-09-22 | 1995-09-14 | Electromagnetic valve driving apparatus for driving a valve of an internal combustion engine |
| DE19534959A DE19534959B4 (de) | 1994-09-22 | 1995-09-20 | Ventilantriebsvorrichtung zum Antrieb eines Ventils eines Verbrennungsmotors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22816494A JP3186462B2 (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 内燃機関の電磁式弁駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0893426A true JPH0893426A (ja) | 1996-04-09 |
| JP3186462B2 JP3186462B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=16872240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22816494A Expired - Fee Related JP3186462B2 (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 内燃機関の電磁式弁駆動装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5690064A (ja) |
| JP (1) | JP3186462B2 (ja) |
| DE (1) | DE19534959B4 (ja) |
| GB (1) | GB2293921B (ja) |
Cited By (1)
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| EP0915236A2 (en) | 1997-11-10 | 1999-05-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | A power unit for a vehicle |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3605478B2 (ja) * | 1996-08-21 | 2004-12-22 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の動弁装置 |
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