JPH10306712A - 内燃機関のバルブ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】構成要素の配置及び形状を最適化することによ
り、電磁式バルブ駆動装置の小型化を図る。 【解決手段】可動子４と、可動子に固着される可動軸１
と、開電磁石１０と、閉電磁石７と、可動子と可動軸と
を含む可動部を支持する第一のバネ１３と、可動部を支
持し、第一のバネの位置に対して、可動軸の軸方向につ
いて、バルブ２側に配置される第二のバネ１８とを備
え、第一のバネの下端面は、閉電磁石の位置に対して、
可動軸の軸方向について、バルブとは反対側に、第二の
バネの上端面は、開電磁石の位置に対して、可動軸の軸
方向について、バルブ側に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のバルブ
駆動装置に係わり、特に電磁力を用いてバルブの開閉を
行う、電磁式バルブ駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の内燃機関は、吸気バルブ、排気
バルブ、バルブ駆動装置、ピストン、シリンダ、点火プ
ラグ、スロットルバルブ等から構成され、吸入、圧縮、
燃焼、排気の各行程を繰り返すことにより回転力を発生
する。

【０００３】吸入行程では、バルブ駆動装置の働きによ
り、排気バルブが閉じ、吸気バルブが開いている状態
で、ピストンが上死点から下死点まで運動する。これに
よりシリンダ内の圧力が低くなり、ガソリンと空気の混
合気がシリンダ内に充たされる。

【０００４】圧縮行程では、バルブ駆動装置の働きによ
り、排気バルブと吸気バルブとが閉じた状態で、ピスト
ンが下死点付近から上死点に向かって運動し、混合気を
圧縮する。

【０００５】燃焼行程では、バルブ駆動装置の働きによ
り、排気バルブと吸気バルブとが閉じた状態で、点火プ
ラグにより圧縮された混合気が点火される。混合気が燃
焼して高圧となったガスの圧力によってピストンが上死
点付近から下死点に向かって運動し、回転力が発生す
る。

【０００６】排気行程では、バルブ駆動装置の働きによ
り、吸気バルブは閉じ、排気バルブが開いた状態で、ピ
ストンが下死点付近から上死点に向かって運動すること
により、シリンダ内の燃焼膨張したガスを排出する。

【０００７】以上で述べた各行程において、吸気バルブ
及び排気バルブ（以下ではバルブと記す）の開閉を行う
ことを目的として、現在主流のカム駆動に代えて、電磁
力を用いて駆動する電磁式バルブ駆動装置が提案されて
きている。これらの機構は、バルブと一体となって運動
する可動子と、可動子を吸引するための電磁石と、可動
子を支持するバネとを構成要素としている。このような
電磁式バルブ駆動装置を用いると、カム機構をはじめと
する機械的構成が簡素化されるとともに、カム機構での
エネルギ消費がなくなるため、低コスト化、小型化、燃
費特性向上に有利である。また、吸気バルブ及び排気バ
ルブの開閉タイミングの変更が容易であるので、内燃機
関の運転状態に応じた理想的なタイミングを設定可能と
なり、出力特性や燃費特性の改善に寄与することができ
る。

【０００８】さらに、実際の内燃機関に適用するため
に、以下のような従来技術が提案されている。

【０００９】（１）電磁式バルブ駆動装置を小型・高応
答化するため、特開平７−３２４６０９号公報では、板
厚が均一な円板状の部材である可動子と、可動子の両面
に対向して配置される電磁石のコアとに同一方向の傾斜
を設け、所望の電磁吸引力を確保し得る磁気回路を実現
しつつ、可動子に作用する応力の分散化を図ることによ
り、可動子を軽量化してバルブ駆動装置の小型軽量化と
応答性向上を実現するとしている。

【００１０】（２）電磁式バルブ駆動装置を低消費電力
化または低騒音化するため、特開平７−８３０１２号公
報では、可動子の上下に、中央部を小径としたバネを配
設している。このようなバネのバネ定数は、変位長が小
さい領域で小さく、また変位長が大きい領域で大きいた
め、可動子に作用する電磁吸引力とバネのバネ力とが常
に整合し、過剰な電磁吸引力の発生が排除されるとして
いる。

【００１１】（３）電磁式バルブ駆動装置では、駆動初
期時に可動子を一方の電磁石に吸引する。このとき、電
磁石はバネ力に抗する大きな電磁吸引力を発生する必要
があり、電磁石の大型化を招いていた。これに対して、
電磁式バルブ駆動装置の電磁石を小型化するため、米国
特許４，６１４，１７０号公報では、バネと可動子の共
振周波数で電磁吸引力をオン・オフすることにより小さ
な電磁吸引力で可動子の変位を次第に大きくしていき、
一方の電磁石に吸引している。

【００１２】（４）電磁式バルブ駆動装置では、電磁石
の温度が上昇すると巻線の抵抗が大きくなり、バルブの
駆動に必要な電磁吸引力を発生できなくなる。電磁式バ
ルブ駆動装置の冷却のため、特開平７−３０５６１２号
公報では、可動子と電磁石の対向面にオイルを導くこと
を可能とするオイル供給手段と供給されたオイルを排出
する排出路とを備えた冷却手段が設けられている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、実際
の内燃機関に適用するために実用性の高い電磁式バルブ
駆動装置を提供することであり、そのために、小型・高
応答化、低消費電力化、低騒音化、電磁石の小型化、冷
却などの各課題を満足することが必要である。

【００１４】しかしながら、上記従来技術に示されたバ
ルブ駆動装置では、以下に述べるように解決すべき課題
を有している。

【００１５】（１）特開平７−３２４６０９号公報に記
載の従来技術では、プランジャと称する可動子をバネで
直接支持している。このため、コアと称する鉄心の内径
は、バネの外径より必ず大きくなる。さらに、必要な電
磁力から決まる磁路断面積を確保するためには、鉄心の
外径がかなり大きくなる。一気筒当たりに、吸気バルブ
と排気バルブとをそれぞれ２本ずつもつ内燃機関では、
バルブの軸間距離が短い。このような内燃機関には、特
開平７−３２４６０９号公報に記載のバルブ駆動装置は
外径が大きするため装着が困難となる。

【００１６】また、特開平７−３２４６０９号公報に記
載の従来技術では、円板状の部材である可動子の板厚が
内周から外周にわたって均一なため、可動子の内周部と
外周部とでは磁気回路の磁路断面積が異なり、内周部の
方が外周部より磁路断面積が小さくなる。すなわち、従
来技術は、可動子の内周部において磁束が飽和しやすい
構成となっている。磁束の飽和を招かないように可動子
の板厚を大きくすると、外周部において磁路断面積が必
要以上に大きくなり、可動子の軽量化が十分できなくな
る。その結果、バネ力及び電磁石の電磁吸引力に対する
可動部分の応答性も十分ではなくなってしまう。

【００１７】本発明の第一の目的は、バネ・鉄心・可動
子などの構成要素の配置や形状を最適化することによ
り、バルブ駆動装置の外形を小さくし、さらに、適正な
磁路断面積を確保した上で可動子及び可動軸を軽量化
し、小型軽量で高応答な電磁式バルブ駆動装置を提供す
ることにある。

【００１８】（２）電磁式バルブ駆動装置の低消費電力
化、低騒音化の課題に対して、特開平７−８３０１２号
公報に記載の従来技術では、可動子に作用する電磁吸引
力とバネ力とが常に整合するように、バネの中央部を小
径として、バネのバネ定数が可動子の変位長に応じて変
化する構造としている。電磁吸引力は電磁石と可動子と
のギャップの２乗に反比例するので、大きな電磁吸引力
を利用するためには、できるだけギャップの小さな領域
で使用するのが望ましいが、その場合には、可動子の変
位に従って電磁吸引力が急激に変化することになる。

【００１９】現実的には、バネの中央部を小径とするこ
とによって変化させ得るバネ定数の範囲には限界がある
ため、電磁吸引力とバネ力とを常に整合させることは困
難である。したがって、バルブの着座時に過剰な電磁吸
引力が作用し、着座の衝撃による騒音を十分に低くする
ことは難しい。また、可動子の変位に伴う電磁吸引力の
変化がバネ定数の変化範囲に合うようにすると、可動子
と電磁石とのギャップが大きな領域で使用することにな
り、そこで必要な電磁吸引力を発生させるためには大き
な消費電力を要することになる。

【００２０】本発明の第二の目的は、電磁石へ供給する
電流を制御すること、あるいは、バルブの着座速度を抑
制する機構を備えることにより、低消費電力化と低騒音
化が可能な電磁式バルブ駆動装置を提供することにあ
る。

【００２１】（３）電磁式バルブ駆動装置の電磁石の小
型化の課題に対して、米国特許４，６１４，１７０号公
報に記載の従来技術では、バネと可動子の共振周波数に
合わせて電磁吸引力をオン・オフしている。しかし、バ
ネと可動子の共振周波数は、内燃機関の最高回転数にお
いてバルブが開閉する周波数以上に設定しておく必要が
あるため、高い周波数になる。高い周波数で電磁石に通
電する電流をオン・オフすると、電流が十分な大きさま
で立ち上がることができず、共振を起こすための加振力
が小さくなってしまう。結局、高い周波数で可動子を一
方の電磁石まで吸引するのに十分な加振力を得ようとす
ると、大きな電磁吸引力が発生可能な大きな電磁石が必
要となり、電磁石を小型化することは困難になる。

【００２２】本発明の第三の目的は、初期駆動時に可動
子を一方の電磁石まで変位させる機構を備えることによ
り、電磁石の小型化が可能な電磁式バルブ駆動装置を提
供することにある。

【００２３】（４）電磁式バルブ駆動装置の冷却の課題
に対して、特開平７−３０５６１２号公報に記載の従来
技術では、ハウジングと称するケーシング内にオイルを
導くため、コイルの被覆やコイルを固定するための樹脂
が、オイルによって劣化してしまう。また、可動子と電
磁石との対向面にできる油膜の減衰効果は、油膜の厚さ
や油温によって変化するため、可動子の運動が不安定と
なる。

【００２４】本発明の第四の目的は、コイルの被覆やコ
イルを固定するための樹脂の劣化がなく、安定した可動
子の運動が可能な、電磁式バルブ駆動装置の冷却構造を
提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明では、以下の各態
様により、実用性の高い電磁式バルブ駆動装置を提供す
るものである。

【００２６】まず、本発明では、第一の目的を達成する
バルブ駆動装置として、レイアウト改善や磁気回路部形
状の改善による小型・高応答化を図ったバルブ駆動装置
を提供する。このための好ましい態様を以下（１）〜
（１３）に列挙する。

【００２７】（１）内燃機関の吸気用または排気用のバ
ルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着され
る可動軸と、前記バルブを開く際に、前記可動子を吸引
するための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に、前記
可動子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記
可動軸とを含む可動部を支持する第一のバネと、前記可
動部を支持し、前記第一のバネの位置に対して、前記可
動軸の軸方向について、前記バルブ側に配置される第二
のバネとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、
前記第一のバネの下端面を、閉電磁石の位置に対して、
前記可動軸の軸方向について、前記バルブとは反対側に
配置し、前記第二のバネの上端面を、開電磁石の位置に
対して、前記可動軸の軸方向について、前記バルブ側に
配置する。

【００２８】（２）内燃機関の吸気用または排気用のバ
ルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着され
る可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引す
るための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動
子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動
軸とを含む可動部を支持する第一のバネと、前記可動部
を支持し、前記第一のバネの位置に対して、前記可動軸
の軸方向について、前記バルブ側に配置される第二のバ
ネとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、前記
第一のバネの下端面を、閉電磁石の位置に対して、前記
可動軸の軸方向について、前記バルブとは反対側に配置
し、前記第二のバネの下端面を、閉電磁石の位置に対し
て、前記可動軸の軸方向について、前記バルブとは反対
側に配置する。

【００２９】（３）内燃機関の吸気用または排気用のバ
ルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着され
る可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引す
るための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動
子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動
軸とを含む可動部を支持する第一のバネと、前記可動部
を支持し、前記第一のバネの位置に対して、前記可動軸
の軸方向について、前記バルブ側に配置される第二のバ
ネとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、前記
第一のバネの上端面を、開電磁石の位置に対して、前記
可動軸の軸方向について、前記バルブ側に配置し、前記
第二のバネの上端面を、開電磁石の位置に対して、前記
可動軸の軸方向について、前記バルブ側に配置する。

【００３０】（４）内燃機関の吸気用または排気用のバ
ルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着され
る可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引す
るための、開鉄心と開コイルとを有する開電磁石と、前
記バルブを閉じる際に前記可動子を吸引するための、閉
鉄心と閉コイルとを有する閉電磁石と、前記可動子と前
記可動軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二
のバネとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、
前記開鉄心及び閉鉄心が、前記可動軸の軸中心付近に形
成される内側突起部と、前記内側突起部に対し、前記可
動軸の軸径方向外側に形成される外側突起部とを備え、
前記内側突起部の、前記可動軸の軸に対して垂直な方向
の断面形状を略長方形とし、前記外側突起部の、前記可
動軸の軸に対して垂直な方向の断面形状を略長方形とす
る。

【００３１】（５）内燃機関の吸気用または排気用のバ
ルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着され
る可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引す
るための、開鉄心と開コイルとを有する開電磁石と、前
記バルブを閉じる際に前記可動子を吸引するための、閉
鉄心と閉コイルとを有する閉電磁石と、前記可動子と前
記可動軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二
のバネとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、
前記開コイル及び閉コイルの、前記可動軸の軸に対して
垂直な方向の断面形状を略長方形にする。

【００３２】（６）内燃機関の吸気用または排気用のバ
ルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着され
る可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引す
るための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動
子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動
軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネ
とを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、前記可
動子の中心付近に設ける可動子穴に、前記可動軸を圧入
することにより、前記可動子と前記可動軸とを固着させ
る。

【００３３】（７）内燃機関の吸気用または排気用のバ
ルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着され
る可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引す
るための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動
子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動
軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネ
とを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、前記可
動軸は、軸径の大きい大径部と、軸径の細い小径部とを
有し、前記可動子の中心付近に設ける可動子穴を、前記
小径部に挿入した後、略円筒形状の固定筒を前記小径部
に挿入することにより、前記可動軸と前記可動子とを固
着させる。

【００３４】（８）内燃機関の吸気用または排気用のバ
ルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着され
る可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引す
るための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動
子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動
軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネ
とを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、前記可
動子の、前記可動軸の軸に対して垂直な面についての断
面形状を略長方形とし、前記可動子の、前記可動軸の軸
中心からの距離が同一である部分の、前記可動軸方向の
厚さが同一となるように、前記可動子の、前記可動軸の
軸方向の厚さを不均一ならしめる。

【００３５】（９）内燃機関の吸気用または排気用のバ
ルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着され
る可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引す
るための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動
子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動
軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネ
とを有するバルブ駆動部と、前記バルブ駆動部を内包す
るケーシングとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置にお
いて、前記ケーシングを、複数本の前記バルブを駆動す
るためのバルブ駆動部について共通とする。

【００３６】また、本発明では、第二の目的を達成する
内燃機関のバルブ駆動装置として、低騒音化または低消
費電力化を図った内燃機関のバルブ駆動装置を提供す
る。このための好ましい態様を以下（１０）〜（１３）
に列挙する。

【００３７】（１０）内燃機関の吸気用または排気用の
バルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着さ
れる可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引
するための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可
動子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可
動軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバ
ネとを有するバルブ駆動機構と、前記バルブ駆動機構の
駆動指令信号を出力するバルブ制御手段と、前記駆動指
令信号に基づき、前記開電磁石及び閉電磁石に駆動電流
を供給する駆動電流回路とを備えた内燃機関のバルブ駆
動装置において、前記駆動電流回路に、前記駆動指令信
号波形を基準とし、時間に対して、駆動電流を変化させ
る、電流制御手段を備える。

【００３８】（１１）内燃機関の吸気用または排気用の
バルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着さ
れる可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引
するための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可
動子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可
動軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバ
ネとを有するバルブ駆動機構と、前記バルブ駆動機構の
駆動指令信号を出力するバルブ制御手段と、前記駆動指
令信号に基づき、前記開電磁石及び閉電磁石に駆動電流
を供給する駆動電流回路とを備えた内燃機関のバルブ駆
動装置において、前記バルブと、前記可動子と、前記可
動軸とのうちいずれか一つ以上の変位を検出する変位検
出手段とを備え、前記バルブ制御手段は、検出される変
位に基づき、前記駆動指令信号を変化させる。

【００３９】（１２）前記変位検出手段は、前記バルブ
と、前記可動子と、前記可動軸とのうちいずれか一つ以
上の変位が、特定の値以上か否かを検出する。

【００４０】（１３）内燃機関の吸気用または排気用の
バルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着さ
れる可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引
するための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可
動子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可
動軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバ
ネとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、前記
可動子と前記可動軸とを含む可動部の、前記可動軸方向
の運動エネルギの一部を、前記可動軸周りの回転運動エ
ネルギに変換する機構を備える。

【００４１】また、本発明では、第三の目的を達成する
内燃機関のバルブ駆動装置として、エンジンを始動する
際に可動子を一方の電磁石の方に寄せる初期化方法の改
善によって、電磁石の小型化を図った内燃機関のバルブ
駆動装置を提供する。このための好ましい態様を以下
（１４）〜（１７）に列挙する。

【００４２】（１４）内燃機関の吸気用または排気用の
バルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着さ
れる可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引
するための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可
動子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可
動軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバ
ネとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、内燃
機関の始動前に、前記可動子と前記可動軸からなる可動
部を、前記可動軸の軸方向に移動させる初期駆動機構を
備える。

【００４３】（１５）内燃機関の吸気用または排気用の
バルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着さ
れる可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引
するための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可
動子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可
動軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバ
ネとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、内燃
機関の始動前に、前記開電磁石と前記閉電磁石とのうち
の少なくともいずれか一方を、前記可動軸の軸方向に移
動させる初期駆動機構を備える。

【００４４】（１６）（１４）または（１５）におい
て、前記初期駆動機構は、電動モータによって駆動され
る流体圧ポンプと、流体圧シリンダと、流体圧ピストン
とによって構成される。

【００４５】（１７）内燃機関の吸気用または排気用の
バルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着さ
れる可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引
するための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可
動子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可
動軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバ
ネとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、前記
閉電磁石と前記開電磁石とのうちいずれか一方を、他方
に比較して大型とし、内燃機関始動前の初期駆動時に
は、前記で大型とした一方の電磁石により前記可動子を
吸引することによって初期駆動を行う。

【００４６】また、本発明では、第四の目的を達成する
内燃機関のバルブ駆動装置として、冷却手段を備えた内
燃機関のバルブ駆動装置を提供する。このための好まし
い態様を以下（１８）〜（２２）に列挙する。

【００４７】（１８）内燃機関の吸気用または排気用の
バルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着さ
れる可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引
するための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可
動子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可
動軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバ
ネとを有するバルブ駆動部と、前記バルブ駆動部を内包
するケーシングとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置に
おいて、前記ケーシング外周部に放熱フィンを設ける。

【００４８】（１９）内燃機関の吸気用または排気用の
バルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着さ
れる可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引
するための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可
動子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可
動軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバ
ネとを有するバルブ駆動部と、前記バルブ駆動部を内包
するケーシングとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置に
おいて、前記ケーシングの内部に流路を設け、前記流路
内に冷却用の流体を循環させる。

【００４９】（２０）内燃機関の吸気用または排気用の
バルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着さ
れる可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引
するための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可
動子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可
動軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバ
ネとを有するバルブ駆動部と、前記バルブ駆動部を内包
するケーシングとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置に
おいて、前記ケーシングの外周部に、冷却管を設け、前
記冷却管内に冷却用の流体を循環させる。

【００５０】（２１）内燃機関の吸気用または排気用の
バルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着さ
れる可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引
するための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可
動子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可
動軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバ
ネとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、前記
開電磁石と前記閉電磁石とのうち、少なくともいずれか
一方の外周部に、冷却管を設け、前記冷却管内に冷却用
の流体を循環させる。

【００５１】（２２）内燃機関の吸気用または排気用の
バルブとともに運動する可動子と、前記可動子に固着さ
れる可動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引
するための開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可
動子を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可
動軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバ
ネとを有するバルブ駆動部と、前記バルブ駆動部を内包
し、前記バルブ駆動部を内燃機関に固定するためのケー
シングとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、
前記ケーシングと内燃機関との接触部に断熱材を設け
る。

【００５２】

【発明の実施の形態】

（基本構成−図１−）図１を用いて、バルブ駆動装置の
基本構成及び基本動作について説明する。なお、バルブ
２が吸気バルブである場合と、排気バルブである場合と
で、発明の実施の形態に違いはないため、両者を区別す
ることなく記述する。また、シリンダヘッド２７に設け
られたポ−ト２８も吸気ポ−トと排気ポ−トで同様に構
成されるため、両者を区別することなく記述する。

【００５３】可動軸１はバルブ２の軸上に設けられ、可
動軸ガイド３ａ〜３ｃにより、バルブ２の軸方向に摺動
可能となるように支持される。可動子４は、鉄などの磁
性材料からなり、可動軸１に固定される。バネ受け１１
は可動軸１の上端部付近に固定される。これにより、可
動軸１と、可動子４、バネ受け１１は一体となって運動
する。

【００５４】可動子４の上方には、閉鉄心５と閉コイル
６とからなる閉電磁石７が設けられる。また、可動子の
下方には、開鉄心８と開コイル９とからなる開電磁石１
０が設けられる。閉鉄心５及び開鉄心８はそれぞれ鉄な
どの磁性材料とする。バネ受け１１と固定バネ受け１２
との間には、第一バネ１３が、常に圧縮状態で保持され
る。

【００５５】ケーシング１４の内部には、上ストッパ１
５が固定され、上鉄心５の上端面には、下ストッパ１６
が固定される。ケーシング１４は、閉電磁石７や開電磁
石１０などを保持し、これらを内燃機関１９に固定す
る。

【００５６】バルブ２は、バルブガイド２３により、バ
ルブ２の軸方向に摺動可能となるように支持される。バ
ルブ２には、リテーナ１７が固定され、第二バネ１８が
常に圧縮状態で保持される。バルブ２の上端部には、キ
ャップ２１を嵌め込み、バルブ２とキャップ２１とは一
体となる。可動軸１の下端部には、チップ２２を嵌め込
み、可動軸１とチップ２２とは一体となる。キャップ２
１とチップ２２とは、締結せず、分離させておく。

【００５７】（基本動作−図１−）閉コイル及び開コイ
ルに電流を供給しない状態においては、第一バネ１３と
第二バネ１８のバネ力のつりあいにより、可動子４は、
閉電磁石７と開電磁石１０との間の空間の中央部付近に
位置する。なお、以下では、閉電磁石７と開電磁石１０
との間の空間の中央部付近を中立位置と呼ぶことにす
る。

【００５８】内燃機関の始動時においては、可動子４
を、閉電磁石７または開電磁石１０によって吸引する必
要がある。以下では、この動作を初期駆動と呼ぶことに
する。

【００５９】閉電磁石７によって初期駆動を行う場合に
は、閉コイル６に電流を供給し、閉鉄心５と可動子４と
が磁気回路を構成するようにする。これにより、可動子
４が閉鉄心５に吸引され、可動軸１が上方に移動する。
同時に、バルブ２がバルブシート２０に着座し、バルブ
２は閉じた状態となり、初期駆動が完了する。なお、バ
ルブ２が閉じた状態においては、バネ受け１１の上端面
は上ストッパ１５の下端面に接触している状態とする。
このとき、可動子４と閉鉄心５とは接触させず、両者の
間には隙間を設ける。

【００６０】開電磁石１０によって初期駆動を行う場合
には、開コイル９に電流を供給し、開鉄心８と可動子４
とが磁気回路を構成するようにする。これにより、可動
子４は開鉄心８に吸引され、可動軸１が下方に移動す
る。同時に、可動軸１の下端部に設けられるチップ２２
が、キャップ２１を押し下げるため、バルブ２が開いた
状態となり、初期駆動が完了する。なお、バルブ２が開
いた状態においては、バネ受け１１の下端面は、下スト
ッパ１６の上端面に接触している状態とする。このと
き、可動子４と開鉄心８とは接触させず、両者の間には
隙間を設ける。

【００６１】以下では、内燃機関運転中における動作を
説明する。まず第一に、バルブ２が閉じた状態から開い
た状態にするための動作を説明する。バルブ２が閉じて
いる状態で、閉コイル６に供給していた電流を切る。こ
れにより可動子４と閉鉄心５との吸引力がなくなり、第
一バネ１３と第二バネ１８とのバネ力により、可動子４
は、開鉄心８に向かって運動しはじめる。このとき、開
コイル９に電流を供給し、開鉄心８と可動子４とが磁気
回路を構成するようにする。これにより、開鉄心８に近
づいてくる可動子４は、開鉄心８に吸引され、バルブ２
は開いた状態となる。

【００６２】次に、バルブ２が開いた状態から閉じた状
態にするための動作を説明する。バルブ２が開いている
状態で、開コイル８に供給していた電流を切る。これに
より可動子４と開鉄心８との吸引力がなくなり、第一バ
ネ１３と第二バネ１８とのバネ力により、可動子４は、
閉鉄心５に向かって運動しはじめる。このとき、閉コイ
ル６に電流を供給し、閉鉄心５と可動子４とが磁気回路
を構成するようにする。これにより、閉鉄心５に近づい
てくる可動子４は、閉鉄心５に吸引され、バルブ２は開
いた状態となる。このような動作を繰り返すことによ
り、バルブ２の開閉が繰り返され、内燃機関の運転が行
われる。

【００６３】＜レイアウト改善や磁気回路部形状の改善
による小型・高応答化＞図１を用いて、本発明のバルブ
駆動装置の一実施例を説明する。特開平７−３２４６０
９号公報に記載の従来技術では、プランジャと称する可
動子を上下のバネで直接支持している。このため、コア
と称する鉄心の内径は、バネの外径より必ず大きくな
る。さらに、必要な電磁力から決まる磁路断面積を確保
するためには、鉄心の外径がかなり大きくなる。一気筒
当たりに、吸気バルブと排気バルブとをそれぞれ２本ず
つもつ内燃機関では、隣り合うバルブの軸間距離が短
い。特開平７−３２４６０９号公報に記載のバルブ駆動
装置は外径が大きするため、バルブの軸間距離が短い内
燃機関への装着が困難となる。

【００６４】そこで本実施例では、可動軸１の上端部付
近にバネ受け１１を固定する。バネ受け１１と固定バネ
受け１２との間に第一バネ１３を設ける。バルブ２には
リテーナ１７を固定し、第二バネ１８を設ける。これに
より、閉鉄心５及び開鉄心８の内径は、第一バネ１３及
び第二バネ１８の外径寸法に左右されることなく、小さ
くすることができる。よって、閉鉄心５及び開鉄心８の
外径も小さくすることができるため、本実施例のバルブ
駆動装置は、バルブの軸間距離が短い内燃機関への装着
が可能となる。

【００６５】なお、第一バネ１３及び第二バネ１８の配
置は、図１に示すものに限定するものではない。例え
ば、第一バネ１３と第二バネ１８とを共に、閉鉄心５の
上部に配置してもよい。また、第一バネ１３と第二バネ
１８とを共に、開鉄心８の下部に配置してもよい。これ
らの場合でも、閉鉄心５及び開鉄心８の内径を小さくで
きる効果に変わりはない。

【００６６】（鉄心形状−図２−）次に、図２を用い
て、本発明のバルブ駆動装置に用いられる閉鉄心５及び
開鉄心８の一実施例について説明する。なお、閉鉄心５
及び開鉄心８の形状は同様であるから、両者を代表させ
て、開鉄心８について説明する。

【００６７】図２(a)は開鉄心８を、可動軸１の軸方向
の、可動子４側より見た平面図である。図２(b)は、開
鉄心８の、図２(a)におけるＩ−Ｉ断面である。開鉄心
８には内側突起部８０１と、外側突起部８０２ａ、８０
２ｂと、コイル挿入空間８０３とが設けられる。本実施
例では、内側突起部８０１の、可動軸１の軸方向より見
た外形を略長方形とする。このとき、内側突起部８０１
の、図２(a)における縦方向の寸法を、横方向の寸法よ
りも小さく設定する。同時に、外側突起部８０２ａ、８
０２ｂの、可動軸１の軸方向より見た外形についても略
長方形とする。

【００６８】これにより、内燃機関のバルブ間距離など
の制約条件により、寸法を小さくしたい方向、すなわち
図２(a)における縦方向については、開鉄心８の外形を
小さくすることができる。このとき、内側突起部８０１
の、図２(a)における横方向の寸法は大きいため、磁路
断面積は十分な大きさとすることができる。さらに、外
側突起部８０２ａ、８０２ｂの、可動軸１の軸方向より
見た外形についても略長方形とすることにより、開鉄心
８の、図２(a)における横方向寸法を必要以上に大きく
することがない。

【００６９】このような形状の開鉄心８を用いたバルブ
駆動装置は、図2(a)における縦方向寸法を小さくするこ
とが可能なため、バルブ間距離が小さい内燃機関への装
着が可能となる。

【００７０】（コイル形状−図３）次に、図３を用いて
本発明のバルブ駆動装置に用いられる閉コイル６及び開
コイル９の一実施例について説明する。なお、閉コイル
６及び開コイル９の形状は同様であるから、両者を代表
させて、開コイル９について説明する。

【００７１】図３(a)は、開コイル９の、可動軸１の軸
方向より見た平面図である。図３(b)は開コイル９の可
動軸１の軸に対して垂直な方向より見た正面図である。
本実施例では、開コイル９の、可動軸１の軸方向より見
た外形を略長方形とする。このとき、開コイル９の、図
３(a)における縦方向寸法を、開鉄心８の、図２(a)にお
ける縦方向の外形寸法よりも小さく設定しておく。

【００７２】これにより、図２で示した形状の開鉄心８
の外形寸法を大きくすることなく、開鉄心８に、開コイ
ル９が装着可能となる。このような形状の開コイル９を
用いたバルブ駆動装置は、バルブ間距離が小さい内燃機
関への装着が可能となる。

【００７３】（可動子を軸に圧入、可動子をカラーで固
定、軸先端にチップ、軸を中空化−図４−）次に、図４
を用いて本発明のバルブ駆動装置に用いられる可動部２
４の一実施例について説明する。可動部２４は、可動軸
１と、可動子４と、ばね受け１１と、チップ２２と、ば
ね受けナット２６とより構成される。

【００７４】本実施例では、可動子４の中央部付近に
は、可動軸１の軸径よりも若干小さい可動子穴４０２を
設け、可動軸１を圧入することにより、可動子４を可動
軸１に固定する。このような固定方法をとることによ
り、固定のための別部材を設ける必要がなくなり、可動
子４の中央部付近４０１を磁気吸引面として有効に利用
することができる。

【００７５】よって可動子４の外形寸法を小さくでき、
バルブ駆動装置の外形寸法も小さくできる。したがっ
て、本実施例の可動部２４を用いたバルブ駆動装置は、
バルブ間距離が小さい内燃機関にも装着が可能となる。

【００７６】また、本実施例では、カラー２５を設ける
ことにより、ばね受け１１の、可動子４に対する位置決
めを行う。ばね受け１１の上部に設けられるばね受けナ
ット２６により、ばね受け１１をカラー２５に押し付
け、固定する。このようなばね受け１１の固定方法をと
ることにより、ばね受け１１を、可動子４に対して正確
に位置決めすることができる。

【００７７】また、本実施例では、可動軸１の先端部
に、硬質材料のチップ２２を圧入する。チップ２２の材
料としては、クロムモリブデン鋼に、焼き入れ処理、浸
炭処理、窒化処理などの処理を行ったものが好適である
が、これに限定するものではない。このように、可動軸
１の先端部に、硬質材料のチップ２２を設けることによ
り、可動軸１の先端部と図１におけるキャップ２１との
接触応力に起因して起こる可動軸１の先端部の摩耗を防
止することができる。同時に、可動軸１の材料には、硬
さが要求されなくなる。このため、可動軸１の材料とし
て軽量材料を選択することができるようになる。

【００７８】可動軸１の材料としては、アルミニウム合
金、カーボングラファイトを含有するアルミニウム合
金、チタンなどが好適であるがこれに限定するものでは
ない。

【００７９】また、可動軸１を中空構造として、軽量化
を図ってもよい。このように、本実施例では、可動部２
４が軽量化されるので、閉電磁石７、開電磁石１０、可
動子４などの小型化を図ることができるようになる。し
たがって、本実施例の可動部２４を用いたバルブ駆動装
置は、バルブ間距離が小さい内燃機関への装着が可能と
なる。

【００８０】なお、可動子４の中央部付近に設ける可動
子穴４０２は、可動軸１の軸径よりも若干大きくしても
よい。この場合は、ばね受けナット２６により、ばね受
け１１及びカラー２５を介して、可動子４を可動軸１の
大径部２６に押し付ける。このようにしても、可動子４
と可動軸１とを固定することができる。このような固定
方法をとった場合にも、可動子４の中央部付近４０１を
磁気吸引面として有効に利用することができる。よって
可動子４の外形寸法を小さくでき、バルブ駆動装置の外
形寸法も小さくできる。したがって、バルブ間距離が小
さい内燃機関にも装着が可能な、バルブ駆動装置とする
ことができる。

【００８１】（可動子形状−図５−）次に、図５を用い
て本発明のバルブ駆動装置に用いられる可動子４の実施
例について説明する。

【００８２】図５(a)は、本実施例の可動子４の、可動
軸１の軸方向より見た平面図である。図５(b)は、本実
施例の可動子４の、図５(a)におけるII−II断面につい
ての断面図である。なお、図５(b)においては、開鉄心
８から可動子４への磁束の流れを示すため、開鉄心８の
部分断面図を合せて示している。

【００８３】特開平７−３２４６０９号公報に記載の従
来技術では、円板状の部材である可動子の板厚が内周か
ら外周にわたって均一なため、可動子の内周部と外周部
とでは磁気回路の磁路断面積が異なり、内周部の方が外
周部より磁路断面積が小さくなる。すなわち、従来技術
は、可動子の内周部において磁束が飽和しやすい構成と
なっている。磁束の飽和を招かないように可動子の板厚
を大きくすると、外周部において磁路断面積が必要以上
に大きくなり、可動子の軽量化が十分できなくなる。そ
の結果、バネ力及び電磁石の電磁吸引力に対する可動部
分の応答性も十分ではなくなってしまう。

【００８４】そこで、本実施例の可動子４は、図５(b)
に示すように、段付きの断面とする。さらに、図５(a)
に示すように、可動子４の段部４０３ａ〜４０３ｆの形
状は、可動子穴４０２を中心とする同心の円弧状とす
る。なお、このとき、図２における開鉄心８（閉鉄心５
についても同様の形状であるため、開鉄心８を代表させ
て、形状を説明する。）の段部８０４ａ〜８０４ｆにつ
いても、可動子穴４０２を中心とする同心の円弧状とし
ておく。このとき、可動子４と開鉄心８とを通る磁束は
４０４ａ、４０４ｂのようになる。

【００８５】このような、可動子４及び開鉄心８の形状
とすることにより、磁束４０４ａ、４０４ｂの通る磁路
断面積を確保した上で、可動子４の軽量化を図ることが
できる。よって閉電磁石７及び開電磁石１０を小型化す
ることができるため、バルブ駆動装置を小型化すること
ができる。したがって、本実施例の可動子４及び開鉄心
８を用いたバルブ駆動装置は、バルブ間距離が小さい内
燃機関への装着が可能となる。

【００８６】また、本実施例では、可動子４が、可動子
穴４０２を中心としてわずかに回転した場合でも、可動
子４の段部４０３ａ〜４０３ｆと開鉄心８の段部８０４
ａ〜８０４ｆとが接触することがない。したがって、可
動子４の回転をある程度許容することができるようにな
る。可動子４の回転を非常に小さい回転角の範囲に抑え
ようとすると、可動子４と回転防止のための機構との接
触により、可動子４に大きな摩擦力が働いてしまう。

【００８７】本実施例では、可動子４の回転をある程度
許容できるため、可動子４に上記の大きな摩擦力が働く
ことがない。したがって、可動子４を吸引するための電
磁力を小さく設定することができ、閉電磁石７及び開電
磁石１０を小型化できる。このため、本実施例の可動子
４及び開鉄心８を用いたバルブ駆動装置は、バルブ間距
離が小さい内燃機関への装着が可能となる。

【００８８】（ケーシング共通−図６−）次に、図６を
用いて、本発明のバルブ駆動装置の一実施例について説
明する。図６は、図１で示したバルブ駆動装置の、図１
の紙面に対して垂直方向の断面を示したものである。

【００８９】本実施例では、ケーシング１４を、二本の
バルブ２ａ、２ｂを駆動するための二組のバルブ駆動装
置について共用化している。これにより、ケーシング１
４の肉圧によって占有されるスペースを小さくすること
ができるため、バルブ駆動装置の小型化が図れる。よっ
て本実施例のバルブ駆動装置は、バルブ間距離が小さい
内燃機関への装着が可能となる。

【００９０】＜低消費電力、低騒音化＞以下の実施例で
は、発明の特徴を明確に示すため、バルブ駆動装置の詳
細は簡略化した図面を用いる。図７は、電磁石へ供給す
る電流を制御することによりバルブの着座衝撃を緩和
し、低騒音化することを目的とした電磁式バルブ駆動装
置の実施例である。図７に示す電磁式バルブ駆動装置
は、バルブ駆動機構１００と、バルブの駆動指令信号を
出すバルブ制御装置１０１と、バルブ制御装置１０１か
らの駆動指令信号に応じてバルブ駆動機構１００の閉電
磁石７と開電磁石１０に通電する電流をそれぞれ制御す
る、駆動電流回路１０４及び１０５から構成される。

【００９１】駆動電流回路１０４及び１０５の電流制御
の一例を、図８を用いて説明する。可動子４は、バルブ
全開の時刻Ｔ１から変位し始め、時刻Ｔ２でバルブ全閉
となる。時刻Ｔ２からＴ３までの間、可動子４はバルブ
全閉を保つように保持される。時刻Ｔ３から再び変位し
始め、時刻Ｔ４で再び全開となる。このとき、駆動電流
回路１０４は、時刻Ｔ１からＴ２の途中で閉電磁石７へ
の通電電流を最大とし、その後、バルブが全閉となる時
刻Ｔ２には、バネ力に釣り合ってバルブを全閉位置に保
持するのに必要な電磁吸引力を発生させる通電電流にま
で低減させる。このように、電磁石への通電電流を制御
すると、バルブが着座する際に過剰な電磁吸引力が発生
せず、バルブ着座時の衝撃が低減して低騒音化が実現さ
れる。同時に、電磁石へ必要以上の電流を供給すること
がなくなるため、低消費電力化が図れる。

【００９２】また、時刻Ｔ３からＴ４にかけて、バルブ
を全閉から全開にする場合には、駆動電流回路１０４は
時刻Ｔ３に上電流回路１０４への通電電流を０にして、
可動子４を閉電磁石７から開放する。駆動電流回路１０
５は時刻Ｔ３からＴ４の途中で開電磁石１０への通電電
流を最大とし、その後、バルブが全開となる時刻Ｔ４に
は、バネ力に釣り合ってバルブを全開位置に保持するの
に必要な電磁吸引力を発生させる通電電流にまで低減さ
せる。この間の駆動電流回路１０５の動作は、時刻Ｔ１
からＴ２にかけての駆動電流回路１０４の動作と同じで
あり、可動子４と開電磁石１０あるいはストッパ（図７
には図示ぜず）との衝突音の低減に有効である。同時
に、電磁石へ必要以上の電流を供給することがなくなる
ため、低消費電力化が図れる。

【００９３】図７に示した電磁式バルブ駆動装置では、
可動子４の変位を検出する手段を有していないので、駆
動電流回路１０４あるいは１０５が通電電流を変化させ
るパターンは予め設定されている。

【００９４】なお、駆動電流回路１０４及び１０５が制
御する、通電電流の最大値、通電電流が最大となる時
刻、バルブを全開あるいは全閉位置に保持する時の電流
値は、バルブ駆動機構のバネ力、バルブ及び可動子など
の可動部分の重量、バルブ駆動装置が使用されるエンジ
ンの特性や運転状態に合わせて、最適となるように設定
可能である。

【００９５】図９及び図１０は、可動子の変位を検出す
るセンサを有し、センサによって検出された可動子変位
に基づいて電磁石に通電する電流を制御する電磁式バル
ブ駆動装置の実施例である。図９に示す電磁式バルブ駆
動装置は、可動子４の変位を計測する変位センサ１０６
を備えている。図９では、変位センサ１０６は、可動子
４と一体となって動く可動軸１の変位を計測している。
もちろん、可動子４の変位を直接計測することも可能で
あるが、可動子４が大きくなると可動子の剛性が低下
し、振動による変位を誤って計測してしまう恐れがあ
る。図９では、可動子４の変位方向に対して剛性の高い
可動軸１の変位を計測している。

【００９６】バルブ制御装置１０１は、変位センサ１０
６からの信号をフィードバックすることで、変位センサ
がない場合に比較して、駆動電流回路１０４および１０
５による電磁石への通電電流の制御をより細かく行うこ
とが可能となる。ここで、変位センサ１０６は、レーザ
ーなどの光計測センサや、渦電流式のギャップセンサ、
あるいは可動子の変位によって生じる逆起電圧やインダ
クタンスの変化を検出するものなど、可動子の変位を計
測できるものであれば利用可能である。

【００９７】図１０に示す電磁式バルブ駆動装置は、可
動子４の変位を２個所の点で検出するセンサ１０９及び
１１０を有している。図８において可動子変位がＤ１及
びＤ２となる点をセンサ１０９及び１１０がそれぞれ検
出すると仮定すると、例えば、図８の閉電磁石電流及び
開電磁石電流のグラフに示したように、通電電流を減少
させ始めるタイミングをセンサ１０９及び１１０から得
ることができる。

【００９８】図１０の実施例に用いるセンサ１０９及び
１１０は、可動子４がセンサが設置された点を通過する
のを検出するのみで良く、図９の実施例の変位センサよ
りも安価なセンサを使用することができる。例えば、フ
ォトインタラプタや電磁ピックアップなどの利用が可能
である。

【００９９】また、図９や図１０に示したような、可動
子の変位を検出するセンサを備えた電磁式バルブ駆動装
置では、電流制御を細かく行うことによる騒音の低減の
みならず、駆動装置の故障をセンサを用いて検出できる
利点も有する。同時に、電磁石へ必要以上の電流を供給
することがなくなるため、低消費電力化が図れる。

【０１００】次に、騒音低減するための機構を備えた電
磁式バルブ駆動装置について説明する。

【０１０１】図１１は、バルブ着座速度抑制機構の一実
施例を示す図である。バルブ２は、螺旋ガイド１１２に
沿って上下運動が可能であり、螺旋ガイド１１２にはカ
ム溝１１３が設けてある。カム溝１１３には、バルブ２
と一体のピン１１４が摺動自在に挿入されている。すな
わち、バルブ２が上下に駆動されるとき、ピン１１４は
カムフォロワーとして、カム溝１１３に沿って動く。こ
こで、カム溝１１３には、直線部分１１５と、螺旋状部
分１１６及び１１７が設けられている。螺旋状部分１１
６及び１１７は、それぞれバルブが全閉及び全開に近づ
くとピン１１４がそれらの部分に差し掛かるように設定
されている。

【０１０２】ピン１１４が直線部分１１５から螺旋状部
分１１６あるいは１１７に差し掛かると、ピン１１４の
上下方向速度の一部が円周方向の速度に変換され、上下
方向速度が抑制される。つまり、バルブ２が全閉方向に
駆動されているときには着座速度が抑制され、着座衝撃
が緩和されて騒音が低減される。また、バルブ２が全開
方向に駆動されているときにも、可動子の電磁石あるい
はストッパへの衝突速度が抑制されて騒音低減が可能と
なる。

【０１０３】なお、図１１では、カム溝１１３をバルブ
ガイド１１２に螺旋状に設けたが、バルブガイド以外の
平面に設けてもよい。要は、バルブ、可動子などの可動
部の運動方向に対して傾斜部分のある軌道を有するカム
部分がバルブの全閉及び全開付近に存在すれば良い。

【０１０４】また、材料の面から騒音を低減するために
は、バルブの着座面や可動子のストッパなどの衝突部位
に内部減衰の大きな材料を用いると良い。例えば、焼結
材などの多孔質材料は内部減衰が大きい。衝突面の耐摩
耗性が必要な場合には、焼き入れや表面処理を施すこと
により、表面は硬度が高く、かつ内部減衰の大きいもの
とすることができる。

【０１０５】図１２は、バルブ２と可動軸１とを球面対
偶１０８で締結した実施例を表している。電磁式バルブ
駆動装置のエンジンへの搭載性を考慮すると、図１に示
したように、バルブ２と可動子軸１が別体構造になって
いるのが望ましい。別体構造とすることで、バルブ２と
可動軸１の間の芯の角度誤差をある程度許容できる、な
どのメリットが生じる。その反面、別体構造であると、
バルブ２の動きが可動軸１の動きに追従できない場合が
生じる恐れがあり、その場合には、バルブの高応答化が
阻害されることになる。

【０１０６】バルブ２と可動軸１とを球面対偶１０８で
締結すると、両者の芯角度のずれを許容できるととも
に、可動子の動きを確実にバルブに伝達することができ
る。

【０１０７】＜初期化方法の改善による電磁石の小型化
＞本発明の電磁式バルブ駆動装置では、エンジンを始動
する際に可動子４を２つの電磁石のうちのいずれか一方
に吸引する（以下、この吸引動作を初期駆動動作と称す
る）。初期駆動時には、可動子４をバネ力の中立位置か
ら電磁吸引力のみで駆動するため、大きな電磁吸引力を
発生できる大きな電磁石が必要となる。このことが、バ
ルブ駆動装置の大型化を招いている。

【０１０８】しかし、逆に考えると、初期駆動動作を行
う手段を別途設ければ、初期駆動動作の後の可動子の駆
動には大きな電磁吸引力を必要としないので、電磁石を
小さくすることができてバルブ駆動装置を小型化するこ
とができる。

【０１０９】以下に説明する本発明の実施例は上記の考
えに基づいて発明されたものであり、電磁石以外の別の
アクチュエータで初期駆動動作を行うもの、別のアクチ
ュエータを用いて電磁石を可動子に近づけることにより
電磁石と可動子の間のギャップを縮小して小さな電磁石
で初期駆動動作を行うもの、および、２つの電磁石のう
ちの一方のみで初期駆動動作を行うようにして、初期駆
動動作を行わない電磁石を小型化するものである。

【０１１０】図１３は、電磁石以外の別のアクチュエー
タで初期駆動動作を行う電磁式バルブ駆動装置の実施例
である。本実施例のバルブ駆動装置３０１は、バルブ２
を開く方向の力を可動子４に付与することができる油圧
ピストン３０２を、ケーシング１４に備えている。油圧
ピストン３０２には、モータ３０３によって駆動される
油圧ポンプ３０４から油圧が供給される。

【０１１１】運転者がエンジンのキースイッチ３０６を
ＯＮの位置まで回すと、バッテリ３０７からモータ３０
３に電流が流れ、モータ３０３が回転して油圧ポンプ３
０４が駆動される。油圧ポンプ３０４は、リザーバタン
ク３０５から吸入した油を吐出する。油圧ポンプ３０４
の吐出圧力は、絞り３０８によって高圧に保たれる。油
圧ポンプ３０４から吐出された高圧の油は、配管３０９
を通って油圧ピストン３０２に供給され、油圧ピストン
３０２は可動子４を押し下げて初期駆動動作を行う。

【０１１２】続いて、運転者がキースイッチ４１２をＳ
ＴＡＲＴの位置まで回すと、今度は、バッテリ３０７か
らスタータ４１３に電流が流れ、内燃機関３１０がクラ
ンキングされる。この時、バッテリ３０７からモータ３
０３への通電はカットされ、油圧ポンプ３０４は停止す
る。内燃機関３１０の回転に同期して可動子４の開閉制
御が始まると、可動子４が上方に動く際に油圧ピストン
３０２は押し上げられ、油圧ピストン３０２内部の油は
絞り３０８を通って、リザーバタンク３０５に戻され
る。以降、油圧ピストン３０２は可動子４と接触しない
上方位置に保たれたままになり、バルブの開閉運動には
何ら影響を与えることがない。

【０１１３】上記のように、本実施例では初期駆動動作
を油圧ピストンを用いて行うため、バルブ駆動装置が備
えている２つの電磁石は初期駆動動作用の大きな電磁吸
引力を発生する必要がなく、閉電磁石７及び開電磁石１
０を小型化することが可能となる。また、油圧を用いる
ことにより、油圧ポンプ３０４から油圧ピストン３０２
までは配管３０９でつなぐのみで良く、スペース的にも
レイアウトの自由度が高い。油圧ポンプ３０４は、モー
タ３０３で駆動することにより、内燃機関３１０のクラ
ンキング始まる前に初期駆動動作が可能になる。さら
に、モータ３０３の回転速度を上げることにより、油圧
ポンプ３０４を小型化することもできる。

【０１１４】なお、図１３の実施例では、油圧ピストン
３０２により可動子４を押し下げる例を示したが、油圧
が供給されると上方に移動する油圧ピストンを用いて、
可動子４を油圧ピストンにつながったフックなどにより
引き上げて初期駆動動作を行うこともできる。

【０１１５】図１４は、別のアクチュエータを用いて電
磁石を可動子に近づけることにより電磁石と可動子の間
のギャップを縮小し、小さな電磁石で初期駆動動作を行
う電磁式バルブ駆動装置の実施例である。本実施例のバ
ルブ駆動装置５０１は、図１３に示した実施例と同様
に、油圧ピストン５０２をケーシング１４に固定された
油圧ピストンホルダ５０３に備えている。しかし、図１
３の実施例では油圧ピストン３０２は可動子４を押し下
げたのに対して、図１４の実施例では、油圧ピストン３
０２に油圧が供給されると、油圧ピストン３０２は閉電
磁石７と一体のアーム５０４を介して電磁石１１を下方
に押し下げる。

【０１１６】電磁石１１が押し下げられると、電磁石１
１と可動子４との間のギャップが小さくなるため、電磁
石１１は小さな電磁吸引力で可動子４を上方に吸引する
初期駆動動作をすることが可能となる。よって、電磁石
１１を小型化することができる。

【０１１７】なお、油圧ピストン３０２への油圧の供給
がカットされると、ケーシング８とアーム５０４の間に
設けられたバネ５０５よってアーム５０４は上方に押し
戻され、アーム５０４と一体の閉電磁石７も上方に移動
する。

【０１１８】図１５は、２つの電磁石のうちの一方のみ
で初期駆動動作を行うようにして、初期駆動動作を行わ
ない電磁石を小型化した電磁式バルブ駆動装置の実施例
である。本実施例のバルブ駆動装置６０１では、可動子
４をはさんで対向する２つの電磁石のうち、上方に位置
する閉電磁石７は初期駆動動作用のものであり、大きな
電磁吸引力を得るために、大きな磁路断面積を持つ閉鉄
心５と多量の磁束を発生させる閉コイル６を備えてい
る。可動子４の下方に位置する開電磁石１０は初期駆動
動作を行わないものであり、大きな電磁吸引力を必要と
しないので、閉鉄心５に比べて小さな磁路断面積を持つ
開鉄心８と、閉コイル６より少量の磁束を発生させる開
コイル９とを有する。

【０１１９】初期駆動動作時には、閉コイル６に大きな
電流を流して、電磁吸引力を大きくして可動子４を上方
の閉電磁石７に吸引する。ひとたび初期駆動動作が終了
すると、その後の開閉動作には、初期駆動動作ほどの大
きな電磁吸引力を必要としないので、閉コイル６に通電
する電流量を小さくして、可動子４下方の開電磁石１０
が発生する電磁吸引力と同等の力が得られるように調整
する。

【０１２０】なお、図１５の実施例では、可動子４の上
方に初期駆動動作用の大きな閉電磁石７を配置したが、
大きな電磁石を可動子４の下方に配置することも可能で
ある。つまり、どちらの電磁石を初期駆動動作用の大き
な電磁石とするかは、エンジンレイアウトととの兼ね合
いや、初期駆動動作をバルブが閉じる方向で行うかある
いはバルブが開く方向で行うかなどによって変化する。

【０１２１】本実施例では、図１３、１４に記載の実施
例に比べて、一方の電磁石しか小型化できないことにな
るが、その代わり、可動子あるいは電磁石を動かすため
に特段別のアクチュエータが不要であるという特長を有
する。

【０１２２】＜冷却＞電磁式バルブ駆動装置の冷却の課
題に対して、特開平７−３０５６１２号公報に記載の従
来技術では、ハウジングと称するケーシング内にオイル
を導くため、コイルの被覆やコイルを固定するための樹
脂が、オイルによって劣化してしまう。また、可動子と
電磁石との対向面にできる油膜の減衰効果は、油膜の厚
さや油温によって変化するため、可動子の運動が不安定
となる。

【０１２３】図１６は本発明のバルブ駆動装置の冷却構
造の一実施例を示す。本実施例はエンジンルーム内を強
制的に流れている空気によって本発明のバルブ駆動装置
を冷却するものである。ケーシング１４の外周部に冷却
用フィン７０１を設けており、バルブ２を駆動する際に
発熱する閉鉄心５、閉コイル６、開鉄心８、開コイル９
を冷却している。冷却用の空気は、エンジンのクーリン
グファンによるものでもよいし、走行時に外部からエン
ジンルームに吸入するものでもよい。また冷却用フィン
７０１はケーシング１４上部の冷却用フィン７０１ａ、
側面部の冷却フィン７０１ｂ、７０１ｃをすべて備えて
もよいし、１部分でもよい。

【０１２４】このような構成をとることによって、閉鉄
心５、閉コイル６、開鉄心８、開コイル９から発生した
熱は、ケーシング１４を通り冷却用フィン７０１に伝わ
り、冷却フィン７０１からエンジンルーム内の空気に熱
を放出する。このような冷却構造では、冷却用にオイル
を用いることがないので、コイルの被覆やコイルを固定
するための樹脂がオイルによって劣化することがない。
また、可動子４に安定した変位をさせることができる。

【０１２５】図１７は本発明のバルブ駆動装置の冷却構
造の他の実施例を示す。図１７は液体によって本発明の
バルブ駆動装置を冷却するものである。構造はケーシン
グ１４の内部に液体が流れる流路７０２を設けており、
バルブ２を駆動する際に発熱する閉鉄心５、閉コイル
６、開鉄心８、開コイル９を冷却している。冷却用液体
は、エンジンを冷却するための冷却水でもよいし、エン
ジンとは独立に設けた冷却水循環システムの冷却水でも
よい。また、液体は水には限らず、エンジン循環オイル
でも良いし、エンジンとは独立に設けたオイル循環シス
テムのオイルでもよい。またエアコン用の冷媒でもよ
い。また流路７０２はケーシング１４上部、下部、側面
部すべてに備えてもよいし、１部分でもよい。

【０１２６】また、鉄心とコイルからなる電磁石をケー
シング１４に密着させるか、電磁石とケーシング１４と
の隙間に、熱伝導性のよい部材（樹脂等）を充填するこ
とにより、より冷却効果を向上することができる。この
ような構成をとることによって、閉鉄心５、閉コイル
６、開鉄心８、開コイル９から発生した熱は、ケーシン
グ１４を通り流路７０２を流れる液体に伝わり、循環シ
ステムに設けられた熱交換器によって空気中に放出され
る。

【０１２７】このような冷却構造を用いれば、冷却用液
体はケーシング１４の内部の流路７０２を通るのみで、
コイルの被覆やコイルを固定するための樹脂が、冷却用
液体によって劣化することがない。また、可動子４に安
定した変位をさせることができる。

【０１２８】図１８は本発明のバルブ駆動装置の冷却構
造の他の実施例を示す。ケーシング１４外周に螺旋状に
冷却管９０１を設置し、該冷却管９０１内に冷却用液体
を流すことによっても、図１７で示した実施例と同様の
効果があり、冷却用液体の漏れを確実に防止できる点
で、図１７で示した実施例よりも優れている。このよう
な冷却構造においても、冷却用液体は冷却管９０１の内
部を通るのみであるから、コイルの被覆やコイルを固定
するための樹脂が、冷却用液体によって劣化することが
ない。また、可動子４に安定した変位をさせることがで
きる。

【０１２９】図１９は本発明のバルブ駆動装置の冷却構
造の他の実施例を示す。閉電磁石７及び開電磁石１０の
外周に螺旋状に冷却管９０２を設置し、該冷却管９０２
内に冷却用液体を流す様にすれば、閉電磁石７及び開電
磁石１０を直接冷却できるため、さらに冷却効果向上が
図れる。このような冷却構造においても、冷却用液体は
冷却管９０２の内部を通るのみであるから、コイルの被
覆やコイルを固定するための樹脂が、冷却用液体によっ
て劣化することがない。また、可動子４に安定した変位
をさせることができる。

【０１３０】図２０は本発明のバルブ駆動装置の冷却構
造の他の実施例を示す。内燃機関１９から発生する熱が
バルブ駆動装置に伝わるのを防ぐため、ケーシング１４
と内燃機関１９の間に断熱材９０３を配置している。こ
の構造により、内燃機関１９から、バルブ駆動装置への
伝熱量が小さくなり、バルブ駆動装置の温度が上昇しに
くくなる。このような冷却構造においては、オイルなど
の冷却用の液体を用いることがないため、コイルの被覆
やコイルを固定するための樹脂が、冷却用の液体によっ
て劣化することがない。また、可動子４に安定した変位
をさせることができる。

【０１３１】なお、図１６から図２０に示した冷却構造
を、組み合わせて使用してもよいことは言うまでもな
い。

【０１３２】

【発明の効果】

（１）本発明では、バネ・鉄心・可動子などの構成要素
の配置や形状を最適化してバルブ駆動装置の外形を小さ
くし、さらに、適正な磁路断面積を確保した上で可動子
及び可動軸を軽量化したことにより、小型軽量で高応答
な電磁式バルブ駆動装置を提供できる。

【０１３３】（２）本発明では、電磁石へ供給する電流
を制御すること、あるいは、バルブの着座速度を抑制す
る機構を備えることにより、低消費電力化と低騒音化が
可能な電磁式バルブ駆動装置を提供できる。

【０１３４】（３）本発明では、初期駆動時に可動子を
一方の電磁石まで変位させる機構を備えることにより、
電磁石の小型化が可能な電磁式バルブ駆動装置を提供で
きる。

【０１３５】（４）本発明に係る冷却手段を用いること
により、コイルの被覆やコイルを固定するための樹脂の
劣化がなく、安定した可動子の運動が可能な、電磁式バ
ルブ駆動装置の冷却構造を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバルブ駆動装置の一実施例をあらわす
図面である。

【図２】本発明のバルブ駆動装置の鉄心をあらわす図面
である。

【図３】本発明のバルブ駆動装置のコイルをあらわす図
面である。

【図４】本発明のバルブ駆動装置の可動部をあらわす図
面である。

【図５】本発明のバルブ駆動装置の可動子をあらわす図
面である。

【図６】本発明のバルブ駆動装置の他の実施例をあらわ
す図面である。

【図７】本発明のバルブ駆動装置の他の実施例をあらわ
す図面である。

【図８】本発明のバルブ駆動装置の可動子変位、電磁石
電流との関係をあらわす図面である。

【図９】本発明のバルブ駆動装置の他の実施例をあらわ
す図面である。

【図１０】本発明のバルブ駆動装置の他の実施例をあら
わす図面である。

【図１１】本発明のバルブ駆動装置に用いられる螺旋バ
ルブガイドをあらわす図面である。

【図１２】本発明のバルブ駆動装置に用いられる球面待
遇をあらわす図面である。

【図１３】本発明のバルブ駆動装置の他の実施例をあら
わす図面である。

【図１４】本発明のバルブ駆動装置の他の実施例をあら
わす図面である。

【図１５】本発明のバルブ駆動装置の他の実施例をあら
わす図面である。

【図１６】本発明のバルブ駆動装置の冷却構造の一実施
例をあらわす図面である。

【図１７】本発明のバルブ駆動装置の冷却構造の他の実
施例をあらわす図面である。

【図１８】本発明のバルブ駆動装置の冷却構造の他の実
施例をあらわす図面である。

【図１９】本発明のバルブ駆動装置の冷却構造の他の実
施例をあらわす図面である。

【図２０】本発明のバルブ駆動装置の冷却構造の他の実
施例をあらわす図面である。

【符号の説明】

１…可動軸、２…バルブ、３…可動軸ガイド、４…可動
子、５…閉鉄心、６…閉コイル、７…閉電磁石、８…開
鉄心、９…開コイル、１０…開電磁石、１１…ばね受
け、１２…固定ばね受け、１３…第一ばね、１４…ケー
シング、１５…上ストッパ、１６…下ストッパ、１７…
リテーナ、１８…第二ばね、１９…内燃機関、２０…バ
ルブシート、２１…キャップ、２２…チップ、２３…バ
ルブガイド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 印南 敏之 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 大澤 忠雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 桃野 正吉 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 山口 純一 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の吸気用または排気用のバルブと
   ともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可動
   軸と、前記バルブを開く際に、前記可動子を吸引するた
   めの開電磁石と、前記バルブを閉じる際に、前記可動子
   を吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸
   とを含む可動部を支持する第一のバネと、前記可動部を
   支持し、前記第一のバネの位置に対して、前記可動軸の
   軸方向について、前記バルブ側に配置される第二のバネ
   とを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、 前記第一のバネの下端面は、閉電磁石の位置に対して、
   前記可動軸の軸方向について、前記バルブとは反対側に
   配置され、 前記第二のバネの上端面は、開電磁石の位置に対して、
   前記可動軸の軸方向について、前記バルブ側に配置され
   ることを特徴とする内燃機関のバルブ駆動装置。
2. 【請求項２】内燃機関の吸気用または排気用のバルブと
   ともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可動
   軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するため
   の開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を吸
   引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸とを
   含む可動部を支持する第一のバネと、前記可動部を支持
   し、前記第一のバネの位置に対して、前記可動軸の軸方
   向について、前記バルブ側に配置される第二のバネとを
   備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、 前記第一のバネの下端面は、閉電磁石の位置に対して、
   前記可動軸の軸方向について、前記バルブとは反対側に
   配置され、 前記第二のバネの下端面は、閉電磁石の位置に対して、
   前記可動軸の軸方向について、前記バルブとは反対側に
   配置されることを特徴とする内燃機関のバルブ駆動装
   置。
3. 【請求項３】内燃機関の吸気用または排気用のバルブと
   ともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可動
   軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するため
   の開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を吸
   引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸とを
   含む可動部を支持する第一のバネと、前記可動部を支持
   し、前記第一のバネの位置に対して、前記可動軸の軸方
   向について、前記バルブ側に配置される第二のバネとを
   備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、 前記第一のバネの上端面は、開電磁石の位置に対して、
   前記可動軸の軸方向について、前記バルブ側に配置さ
   れ、 前記第二のバネの上端面は、開電磁石の位置に対して、
   前記可動軸の軸方向について、前記バルブ側に配置され
   ることを特徴とする内燃機関のバルブ駆動装置。
4. 【請求項４】内燃機関の吸気用または排気用のバルブと
   ともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可動
   軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するため
   の、開鉄心と開コイルとを有する開電磁石と、前記バル
   ブを閉じる際に前記可動子を吸引するための、閉鉄心と
   閉コイルとを有する閉電磁石と、前記可動子と前記可動
   軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネ
   とを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、 前記開鉄心及び閉鉄心は、前記可動軸の軸中心付近に形
   成される内側突起部と、前記内側突起部に対し、前記可
   動軸の軸径方向外側に形成される外側突起部とを備え、 前記内側突起部の、前記可動軸の軸に対して垂直な方向
   の断面形状は略長方形であり、 前記外側突起部の、前記可動軸の軸に対して垂直な方向
   の断面形状は略長方形であることを特徴とする内燃機関
   のバルブ駆動装置。
5. 【請求項５】内燃機関の吸気用または排気用のバルブと
   ともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可動
   軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するため
   の、開鉄心と開コイルとを有する開電磁石と、前記バル
   ブを閉じる際に前記可動子を吸引するための、閉鉄心と
   閉コイルとを有する閉電磁石と、前記可動子と前記可動
   軸とを含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネ
   とを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、 前記開コイル及び閉コイルの、前記可動軸の軸に対して
   垂直な方向の断面形状は略長方形であることを特徴とす
   る内燃機関のバルブ駆動装置。
6. 【請求項６】内燃機関の吸気用または排気用のバルブと
   ともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可動
   軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するため
   の開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を吸
   引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸とを
   含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネとを備
   えた内燃機関のバルブ駆動装置において、 前記可動子の中心付近に設ける可動子穴に、前記可動軸
   を圧入することにより、前記可動子と前記可動軸とを固
   着させることを特徴とする内燃機関のバルブ駆動装置。
7. 【請求項７】内燃機関の吸気用または排気用のバルブと
   ともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可動
   軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するため
   の開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を吸
   引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸とを
   含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネとを備
   えた内燃機関のバルブ駆動装置において、 前記可動軸は、軸径の大きい大径部と、軸径の細い小径
   部とを有し、前記可動子の中心付近に設ける可動子穴
   を、前記小径部に挿入した後、略円筒形状の固定筒を前
   記小径部に挿入することにより、前記可動軸と前記可動
   子とを固着させることを特徴とする内燃機関のバルブ駆
   動装置。
8. 【請求項８】内燃機関の吸気用または排気用のバルブと
   ともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可動
   軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するため
   の開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を吸
   引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸とを
   含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネとを備
   えた内燃機関のバルブ駆動装置において、 前記可動子の、前記可動軸の軸に対して垂直な面につい
   ての断面形状は略長方形とし、前記可動子の、前記可動
   軸の軸中心からの距離が同一である部分の、前記可動軸
   方向の厚さは同一となるように、前記可動子の、前記可
   動軸の軸方向の厚さを不均一ならしめることを特徴とす
   る内燃機関のバルブ駆動装置。
9. 【請求項９】内燃機関の吸気用または排気用のバルブと
   ともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可動
   軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するため
   の開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を吸
   引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸とを
   含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネとを有
   するバルブ駆動部と、前記バルブ駆動部を内包するケー
   シングとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、 前記ケーシングは、複数本の前記バルブを駆動するため
   のバルブ駆動部について共通とすることを特徴とする内
   燃機関のバルブ駆動装置。
10. 【請求項１０】内燃機関の吸気用または排気用のバルブ
    とともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可
    動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するた
    めの開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を
    吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸と
    を含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネとを
    有するバルブ駆動機構と、前記バルブ駆動機構の駆動指
    令信号を出力するバルブ制御手段と、前記駆動指令信号
    に基づき、前記開電磁石及び閉電磁石に駆動電流を供給
    する駆動電流回路とを備えた内燃機関のバルブ駆動装置
    において前記駆動電流回路は、前記駆動指令信号波形を
    基準とし、時間に対して、駆動電流を変化させる、電流
    制御手段を備えることを特徴とする内燃機関のバルブ駆
    動装置。
11. 【請求項１１】内燃機関の吸気用または排気用のバルブ
    とともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可
    動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するた
    めの開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を
    吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸と
    を含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネとを
    有するバルブ駆動機構と、前記バルブ駆動機構の駆動指
    令信号を出力するバルブ制御手段と、前記駆動指令信号
    に基づき、前記開電磁石及び閉電磁石に駆動電流を供給
    する駆動電流回路とを備えた内燃機関のバルブ駆動装置
    において、 前記バルブと、前記可動子と、前記可動軸とのうちいず
    れか一つ以上の変位を検出する変位検出手段を備え、前
    記バルブ制御手段は、検出される変位に基づき、前記駆
    動指令信号を変化させることを特徴とする内燃機関のバ
    ルブ駆動装置。
12. 【請求項１２】請求項１０に記載のバルブ駆動装置にお
    いて、前記変位検出手段は、前記バルブと、前記可動子
    と、前記可動軸とのうちいずれか一つ以上の変位が、特
    定の値以上か否かを検出することを特徴とする内燃機関
    のバルブ駆動装置。
13. 【請求項１３】内燃機関の吸気用または排気用のバルブ
    とともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可
    動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するた
    めの開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を
    吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸と
    を含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネとを
    備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、 前記可動子と前記可動軸とを含む可動部の、前記可動軸
    方向の運動エネルギの一部を、前記可動軸周りの回転運
    動エネルギに変換する機構を備えることを特徴とする内
    燃機関のバルブ駆動装置。
14. 【請求項１４】内燃機関の吸気用または排気用のバルブ
    とともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可
    動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するた
    めの開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を
    吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸と
    を含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネとを
    備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、 内燃機関の始動前に、前記可動子と前記可動軸からなる
    可動部を、前記可動軸の軸方向に移動させる初期駆動機
    構を備えることを特徴とする内燃機関のバルブ駆動装
    置。
15. 【請求項１５】内燃機関の吸気用または排気用のバルブ
    とともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可
    動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するた
    めの開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を
    吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸と
    を含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネとを
    備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、 内燃機関の始動前に、前記開電磁石と前記閉電磁石との
    うちの少なくともいずれか一方を、前記可動軸の軸方向
    に移動させる初期駆動機構を備えることを特徴とする内
    燃機関のバルブ駆動装置。
16. 【請求項１６】請求項１４又は１５に記載の内燃機関の
    バルブ駆動装置において、前記初期駆動機構は、電動モ
    ータによって駆動される流体圧ポンプと、流体圧シリン
    ダと、流体圧ピストンとによって構成されることを特徴
    とする内燃機関のバルブ駆動装置。
17. 【請求項１７】内燃機関の吸気用または排気用のバルブ
    とともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可
    動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するた
    めの開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を
    吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸と
    を含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネとを
    備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、 前記閉電磁石と前記開電磁石とのうちいずれか一方を、
    他方に比較して大型とし、内燃機関始動前の初期駆動時
    には、前記で大型とした一方の電磁石により前記可動子
    を吸引することによって初期駆動を行うことを特徴とす
    る内燃機関のバルブ駆動装置。
18. 【請求項１８】内燃機関の吸気用または排気用のバルブ
    とともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可
    動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するた
    めの開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を
    吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸と
    を含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネとを
    有するバルブ駆動部と、前記バルブ駆動部を内包するケ
    ーシングとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置におい
    て、 前記ケーシング外周部に放熱フィンを設けたことを特徴
    とする内燃機関のバルブ駆動装置。
19. 【請求項１９】内燃機関の吸気用または排気用のバルブ
    とともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可
    動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するた
    めの開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を
    吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸と
    を含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネとを
    有するバルブ駆動部と、前記バルブ駆動部を内包するケ
    ーシングとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置におい
    て、 前記ケーシングの内部に流路を設け、前記流路内に冷却
    用の流体を循環させることを特徴とする内燃機関のバル
    ブ駆動装置。
20. 【請求項２０】内燃機関の吸気用または排気用のバルブ
    とともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可
    動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するた
    めの開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を
    吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸と
    を含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネとを
    有するバルブ駆動部と、前記バルブ駆動部を内包するケ
    ーシングとを備えた内燃機関のバルブ駆動装置におい
    て、 前記ケーシングの外周部に、冷却管を設け、前記冷却管
    内に冷却用の流体を循環させることを特徴とする内燃機
    関のバルブ駆動装置。
21. 【請求項２１】内燃機関の吸気用または排気用のバルブ
    とともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可
    動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するた
    めの開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を
    吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸と
    を含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネとを
    備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、 前記開電磁石と前記閉電磁石とのうち、少なくともいず
    れか一方の外周部に、冷却管を設け、前記冷却管内に冷
    却用の流体を循環させることを特徴とする内燃機関のバ
    ルブ駆動装置。
22. 【請求項２２】内燃機関の吸気用または排気用のバルブ
    とともに運動する可動子と、前記可動子に固着される可
    動軸と、前記バルブを開く際に前記可動子を吸引するた
    めの開電磁石と、前記バルブを閉じる際に前記可動子を
    吸引するための閉電磁石と、前記可動子と前記可動軸と
    を含む可動部を支持する第一のバネ及び第二のバネとを
    有するバルブ駆動部と、前記バルブ駆動部を内包し、前
    記バルブ駆動部を内燃機関に固定するためのケーシング
    とを備えた内燃機関のバルブ駆動装置において、 前記ケーシングと内燃機関との接触部に断熱材を設けた
    ことを特徴とする内燃機関のバルブ駆動装置。