JPH1113435A

JPH1113435A - 電磁駆動弁

Info

Publication number: JPH1113435A
Application number: JP9168576A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Asano; 昌彦浅野; Shoichiro Nitta; 彰一郎新田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は電磁駆動弁に関し、閉弁動作時にア
ーマチュアが電磁石に当接した際のはね返りを抑止する
ことを目的とする。【解決手段】第１電磁コイル４８及び第２電磁コイル
５２は、アーマチュア軸３６に固定されたアーマチュア
４６の両側に対向して設けられる。第１電磁コイル４８
が励磁されると、アーマチュア４６は第１コア５０に当
接し、弁体１２は弁座２０に着座する。この状態で、弁
軸２４とアーマチュア軸３６との間にクリアランスＳが
形成されている。弁軸２４とアーマチュア軸３６との間
は、緩衝材６０により連結されている。そのため、アー
マチュア４６が第１コア５０に当接して開弁方向にはね
返っても緩衝材６０が変形して弾発力を発生し、これに
よりアーマチュア軸３６の変位が抑止される。よって、
アーマチュア軸３６のはね返り動作により弁体１２が開
弁されることを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁駆動弁に係
り、特に、熱による耐久性の低下を防止すると共に閉弁
動作時のはね返りを抑止させるのに好適な電磁駆動弁に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関等に用いられる電磁
駆動弁として、例えば特開昭６１−２４７８０７号に開
示される構成が公知である。上記従来の電磁駆動弁は、
往復運動可能に配設された弁体と、弁体と同軸かつ往復
運動可能に配設されたアーマチュアと、弁体をアーマチ
ュアに対して閉弁方向に押圧するスプリングと、アーマ
チュアを開弁方向に駆動する開弁用電磁石と、アーマチ
ュアを閉弁方向に駆動する閉弁用電磁石とを備えてい
る。

【０００３】上記従来の電磁駆動弁において、弁体の弁
軸とアーマチュアとの端面間には、閉弁時において所定
のクリアランスが設けられている。このように従来の電
磁駆動弁にでは、弁体とアーマチュアとの端面間にクリ
アランスが設けられているので、弁体の熱膨張及び組
付、加工精度の誤差を上記クリアランスにより吸収でき
る構成となっている。

【０００４】上記従来の電磁駆動弁によれば、開弁用電
磁石及び閉弁用電磁石を交互に励磁することにより電磁
駆動弁を開閉させることができる。すなわち、従来の電
磁駆動弁では、開弁用電磁石が励磁されるとアーマチュ
アが開弁方向に駆動される。このため、弁体は、弁軸が
アーマチュア軸に押圧されるため、スプリングが発する
付勢力に抗して開弁方向へ変位する。一方、閉弁用電磁
石が励磁されると、アーマチュアは閉弁方向へ駆動され
る。このため、弁体は、スプリングが発する付勢力によ
りアーマチュアに追従して閉弁方向へ変位する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電磁駆動弁
において、電磁石の電磁力によりアーマチュアが閉弁方
向へ駆動されると、弁体がバルブシートに着座すると共
に、アーマチュアが弁体のステムから分離して所定のク
リアランスが形成される。この状態では、弁体を閉弁方
向に付勢するロアスプリングのバネ力がアーマチュアに
付与されていない。そのため、アーマチュアは、慣性力
と閉弁用電磁石の電磁力により変位して閉弁用電磁石に
当接する。

【０００６】ところが、弁体が着座するとき、アーマチ
ュアの速度がゼロとなる場合は少なく、ある程度の速度
で変位している。このため、アーマチュアが閉弁用電磁
石に当接した瞬間にはね返りが起きる。アーマチュアの
はね返りが生じた場合、アーマチュアと弁体とが分離さ
れているので、ロアスプリングのバネ力が抑止力として
働かない。よって、閉弁用電磁石の電磁力によりアーマ
チュアを再び閉弁用電磁石に着座させる必要がある。

【０００７】このとき、閉弁用電磁石の電磁力が十分で
ないと、アーマチュアが閉弁用電磁石に当接し際のはね
返り力が電磁力に打ち勝ってしまう。そのため、アーマ
チュアは閉弁用電磁石に着座した状態に保持されなくな
る。この場合、内燃機関は作動が停止する。また、従来
の電磁駆動弁において、閉弁用電磁石の電磁力を増加さ
せてアーマチュアを着座位置に保持するようにした場
合、消費電力の増大と共に、発熱量の増大や閉弁用電磁
石の大型化等の種々の問題が発生するおそれがある。

【０００８】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、閉弁動作時にアーマチュアが電磁石に当接した際
のはね返り動作を緩衝することによりアーマチュアのは
ね返りを抑止しうる電磁駆動弁を提供することを目的と
する。

【０００９】

【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、電磁石の電磁力と付勢部材の付勢力と
の協働によって前記電磁石に当接する位置まで駆動され
るアーマチュアと、該アーマチュアの軸方向に延在する
アーマチュア軸と、該アーマチュア軸と同軸且つ所定の
クリアランスをもって配置され、前記アーマチュア軸と
同期して同一方向に駆動されて開閉動作を行う弁体と、
前記アーマチュア軸の変位を緩衝するように前記クリア
ランスに設けられた緩衝材と、を有することを特徴とす
る電磁駆動弁により達成される。

【００１０】本発明において、弁体が閉弁したとき、弁
体とアーマチュアとの端面間に所定のクリアランスが形
成されて弁体の熱膨張や加工精度の誤差が吸収される。
一方、アーマチュアはある程度の速度で閉弁方向に変位
して電磁石に当接するため、はね返りが生じる。これに
対して、本発明によれば、閉弁動作時にはアーマチュア
軸と弁体とのクリアランスに設けられた緩衝材によりア
ーマチュア軸の変位が緩衝されることでアーマチュアの
はね返りを抑止する。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例である電
磁駆動弁１０の構成を示す図である。図１に示す如く、
電磁駆動弁１０は弁体１２を備えている。弁体１２は内
燃機関の吸気弁又は排気弁を構成している。尚、本実施
例においては、電磁駆動弁１０は排気弁として機能する
ものとする。

【００１２】弁体１２は、内燃機関の燃焼室１３内に露
出するようにロアヘッド１４に配設されている。ロアヘ
ッド１４には、排気ポート１８が形成されている。排気
ポート１８には弁体１２に対する弁座２０が形成されて
いる。ロアヘッド１４の上部にはアッパヘッド２２が固
定されている。排気ポート１８は、弁体１２が開弁方向
（図１において下方）に変位して弁座２０から離座する
ことにより燃焼室１３と導通状態となる。また、排気ポ
ート１８は、弁体１２が閉弁方向（図１において上方）
に変位して弁座２０に着座することにより遮断状態とな
る。

【００１３】弁体１２には弁軸２４が一体形成されてい
る。弁軸２４はバルブガイド２６により軸方向に摺動可
能に保持されている。バルブガイド２６はロアヘッド１
４に保持されている。ロアヘッド１４の弁軸２４の略上
半分を囲む部位には円筒部２８が形成されている。ま
た、弁軸２４の上端部にはロアリテーナ３０が固定され
ている。ロアリテーナ３０と円筒部２４の底面との間に
は、両者を離間させる向きの付勢力を発生するロアスプ
リング３２が配設されている。ロアスプリング３２はロ
アリテーナ３０を介して弁軸２４及び弁体１２を上向
き、即ち、弁座２０に向かう閉弁方向に付勢している。

【００１４】弁軸２４の上方には、アーマチュア軸３６
が弁軸２４と同軸に配設されている。アーマチュア軸３
６の上端部には、アッパリテーナ３８が固定されてい
る。アッパリテナ３８の上部には、アッパスプリング４
０の下端部が当接している。アッパスプリング４０の上
端部はアジャスタボルト４４に当接している。アッパス
プリング４０はアッパリテーナ３８を介してアーマチュ
ア軸３６を下向きに付勢している。

【００１５】アーマチュア軸３６の軸方向中央部の外周
には、半径方向に突出する円盤状のアーマチュア４６が
接合されている。アーマチュア４６の表面には２０〜５
０μｍ程度の厚さの無電解Ｎｉ−Ｐメッキや硬質クロム
メッキ等の硬質メッキ処理、あるいは、２０〜５０μｍ
程度の深さの窒化処理が施されている。アーマチュア４
６の上方には、閉弁用電磁石を構成する第１電磁コイル
４８及び第１コア５０が配設されている。

【００１６】また、アーマチュア４６の下方には、開弁
用電磁石を構成する第２電磁コイル５２及び第２コア５
４が配設されている。第１コア５０及び第２コア５４は
アッパヘッド２２の内部に保持されている。第１電磁コ
イル４８及び第２電磁コイル５２はそれぞれ、第１コア
５０及び第２コア５４に形成された環状溝５０ａ及び５
４ａに収容されている。

【００１７】第１コア５０及び第２コア５４はそれぞ
れ、その中央部を貫通する貫通穴５０ｂ及び５４ｂを備
えている。第１コア５０の貫通穴５０ｂの上端には第１
ベアリング５６が配設されている。また、第２コア５４
の貫通穴５４ｂの下端には第２ベアリング５８が配設さ
れている。第１ベアリング５６及び第２ベアリング５８
はそれぞれ円筒状メタル部材あるいは樹脂部材からなる
滑り軸受である。

【００１８】アーマチュア軸３６は第１ベアリング５６
及び第２ベアリング５８によって軸方向に摺動可能に保
持されている。なお、図１には、アーマチュア４６が第
１コア５０に当接するまで、アーマチュア軸３６が上方
に変位した状態が示されている。かかる状態において、
弁軸２４の上端面とアーマチュア軸３６の下端面との間
に所定寸法のクリアランス（隙間）Ｓが形成されてい
る。

【００１９】このように、弁体１２が弁座２０に着座し
た状態で弁軸２４とアーマチュア軸３６との端面間にク
リアランスＳが形成されているため、電磁駆動弁１０は
弁軸２４の熱膨張及び組付、加工精度の誤差を上記クリ
アランスＳにより吸収できる構成となっている。アッパ
ヘッド２２にはその上下を貫通する円筒部２２ａが形成
されている。円筒部２２ａの下端部には、円筒部２２ａ
に比して小径に形成された支持部２２ｂが形成されてい
る。また、第１コア５０の上端部には、フランジ部５０
ｃが設けられている。第２コア５４は、円筒部２２ａに
挿入された状態で支持部２２ｂに固定される。また、第
１コア５０は、フランジ部５０ｃがアッパヘッド２２の
上面に当接するまで、円筒部２２ａに挿入されている。

【００２０】アーマチュア軸３６の下端外周３６ｂと弁
軸２４の上端外周２４ｂとの間には、緩衝材６０が装着
されている。この緩衝材６０は、例えばゴム材等の弾性
を有する材料により円筒状に形成されている。図２は緩
衝材６０を拡大して示す斜視図である。図２に示される
ように、緩衝材６０は、アーマチュア軸３６及び弁軸２
４が挿入される貫通孔６０ａを有する。この貫通孔６０
ａは、軸方向に貫通するように延在している。また、貫
通孔６０ａの内径は、アーマチュア軸３６及び弁軸２４
の外径よりも若干小さくなっているので、アーマチュア
軸３６及び弁軸２４にガタのない状態で嵌合する。

【００２１】また、貫通孔６０ａの内周には、図２にお
いて破線で示すように内側に突出する一対の係合突起６
０ｂ，６０ｃが設けられている。係合突起６０ｂは、ア
ーマチュア軸３６に係合するように貫通孔６０ａの上端
近傍の内周に設けられている。また、係合突起６０ｃ
は、弁軸２４に係合するように貫通孔６０ａの下端近傍
の内周に設けられている。尚、係合突起６０ｂ，６０ｃ
の断面形状は、半円形状に形成されている。

【００２２】図３は緩衝材６０がアーマチュア軸３６と
弁軸２４との間に装着された状態を示す拡大図である。
図３に示されるように、アーマチュア軸３６の下端外周
３６ｂには、係合突起６０ｂが係合する溝３６ａが設け
られている。また、弁軸２４の上端外周２４ｂには、係
合突起６０ｃが係合する溝２４ａが設けられている。そ
のため、緩衝材６０は、貫通孔６０ａ内に上方からアー
マチュア軸３６が挿入されると、係合突起６０ｂが溝３
６ａに係合してアーマチュア軸３６と結合される。ま
た、緩衝材６０は、貫通孔６０ａ内に下方から弁軸２４
が挿入されると、係合突起６０ｃが溝２４ａに係合して
弁軸２４と結合される。

【００２３】本実施例では、円筒形状の緩衝材６０がア
ーマチュア軸３６の下端外周３６ｂ及び弁軸２４の上端
外周２４ｂに嵌合された状態で係合突起６０ｂ，６０ｃ
が溝３６ａ，２４ａの全周に係合する。このため、緩衝
材６０はアーマチュア軸３６及び弁軸２４に強固に結合
された状態に保持される。従って、アーマチュア軸３６
と弁軸２４との間は、緩衝材６０を介して連結された状
態となる。そして、弁体１２が弁座２０に着座した閉弁
時は、アーマチュア軸３６と弁軸２４との端面間に所定
寸法のクリアランスＳが形成される。そのため、緩衝材
６０は図３に示すように、軸方向の力（張力及び圧縮
力）が作用しない状態に保持される。

【００２４】緩衝材６０は弾性材により一体形成されて
いるので、所定のばね定数を有する。緩衝材６０のばね
定数は、弁体１２が弁座２０に着座したときのクリアラ
ンスＳを確保するため、ロアスプリング３２のばね定数
よりも十分に小さくなるように設定されている。また、
緩衝材６０は、アーマチュア４６が第１コア５０の下面
に当接した際のはね返りにより下方に変位しても、アー
マチュア４６の変位を抑止できる程度のばね定数に設定
されている。

【００２５】閉弁動作時、第１電磁コイル４８の電磁力
によりアーマチュア４６が上方向に駆動されると、弁体
１２が弁座２０に着座すると共に、アーマチュア４６は
ある速度で第１コア５０の下面に当接する。その際、ア
ーマチュア４６は第１電磁コイル４８の電磁力に打ち勝
ってはね返り開弁方向に戻ってしまうことがある。その
場合、緩衝材６０は、アーマチュア軸３６の下方への変
位に伴って変形すると共に弾発力を発生させる。そのた
め、アーマチュア軸３６の変位は、緩衝材６０の弾発力
により緩衝される。

【００２６】図４は緩衝材６０が変形した状態を示す拡
大図である。図４に示すように、緩衝材６０は中間部分
が外側に膨らんだ状態に変形することにより弾発力を発
生させてアーマチュア４６のはね返り動作を緩衝する。
この緩衝材６０の変形により生じた弾発力は、抑止力と
してアーマチュア軸３６に付与される。また、アーマチ
ュア軸３６が下方に変位するのに伴って緩衝材６０の変
形も大きくなり、緩衝材６０の弾発力が次第に増大す
る。やがて、緩衝材６０の中間部分が外側に大きく変形
すると共に、最終的にはアーマチュア軸３６の下端が弁
軸２４に当接する。

【００２７】このとき、アーマチュア軸３６を下方に変
位させようとする力は、緩衝材６０の変形により緩衝さ
れているので、かなり小さくなっている。一方、弁軸２
４はロアスプリング３２のばね力により上方に付勢され
ている。そのため、アーマチュア軸３６が閉弁動作後の
はね返りにより下方に変位したとしても、弁軸２４を開
弁方向に変位させることが防止される。

【００２８】よって、アーマチュア軸３６のはね返りに
より弁体１２が弁座２０から離座することが防止される
ため、内燃機関の停止を防ぐことができる。また、電磁
駆動弁１０においては、アーマチュア４６のはね返りを
抑制するため、第１電磁コイル４８の電磁力を増加させ
る必要がなく、消費電力の増大や発熱量の増大を無くし
て閉弁用電磁石が大型化することを防止できる。

【００２９】次に、電磁駆動弁１０の動作について説明
する。第１電磁コイル４８に励磁電流が供給されると、
第１電磁コイル４８が発生する磁束によってアーマチュ
ア４６には第１コア５０に向かう方向の電磁力が作用す
る。このため、図１に示されている如く、アーマチュア
４６はアッパスプリング４０による付勢力に抗して第１
コア５０に当接するまで変位される。以下、アーマチュ
ア４６が第１コア５０に当接する位置を、アーマチュア
４６又はアーマチュア軸３６の閉弁側変位端と称する。

【００３０】アーマチュア軸３６が閉弁側変位端に位置
する場合、上述の如く、弁軸２４の上端面とアーマチュ
ア軸３６の下端面との間にクリアランスＳが形成されて
いる。このため、弁体１２はロアスプリング３２の発す
る付勢力により弁座２０に着座する。このように、第１
電流コイル４２に励磁電流が供給されると、電磁駆動弁
１０は閉弁される。

【００３１】このように電磁駆動弁１０が閉弁された状
態で、第１電磁コイル４２への励磁電流の供給が停止さ
れると、アーマチュア４６を閉弁側変位端に保持するの
に必要な電磁力は消滅する。この場合、上述の如く、ア
ーマチュア４６の表面に硬質メッキ処理あるいは窒化処
理が施されていることで、アーマチュア４６の内部の残
留磁気によりアーマチュア４６と第１コア５０との間に
吸引力が作用することが防止されている。このため、第
１電磁コイル４２への励磁電流の供給が停止されると、
アーマチュア軸３６はアッパスプリング４０に付勢され
ることにより速やかに下方へ向けて変位を開始する。そ
の際、緩衝材６０はアーマチュア軸３６が開弁方向に変
位するにつれて図４に示すように変形される。

【００３２】アーマチュア軸３６の変位量がクリアラン
スＳに相当する値に達すると、アーマチュア軸３６の下
端面は弁軸２４の上端面に当接する。その際、緩衝材６
０は外側に大きく膨らんだ状態に変形して弾発力を発生
する。これにより、アーマチュア軸３６の下端面が弁軸
２４の上端面に当接する際の衝撃が緩和される。これ以
後、アーマチュア軸３６は、弁体１２を開弁方向へ駆動
しながら下方へ変位する。このため、弁体１２が弁座２
０から離座することで電磁駆動弁１０は開弁される。

【００３３】アーマチュア軸３６の変位量が所定値に達
した時点で第２電磁コイル５２に励磁電流が供給される
と、アーマチュア４６を第２コア５４に向けて付勢する
電磁力が発生する。アーマチュア４６に対して上記電磁
力が作用すると、アーマチュア４６はロアスプリング３
２の発する付勢力に抗して第２コア５４に当接するまで
変位し、弁体１２の開弁方向への変位量は最大となる。
以下、アーマチュア４６が第２コア５４に当接した位置
を、アーマチュア４６、アーマチュア軸３６、又は弁体
１２の開弁側変位端と称す。

【００３４】かかる状態で、第２電磁コイル５２への励
磁電流の供給が停止されると、アーマチュア４６を開弁
側変位端に保持するのに必要な電磁力が消滅する。この
場合も、アーマチュア４６の表面に硬質メッキ処理ある
いは窒化処理が施されていることで、弁体１２及びアー
マチュア軸３６はロアスプリング３２の発する付勢力に
より速やかに上方へ変位を開始する。これらの変位量が
所定値に達した時点で第１電磁コイル４８に励磁電流が
供給されると、第１電磁コイル４８が発する電磁力によ
りアーマチュア４６は第１コア５０へ向けて付勢され
る。この場合、弁体１２は弁座２０に着座した時点で変
位を停止し、アーマチュア軸３６はアーマチュア４６が
第１コア５０に当接するまで更に変位する。その結果、
電磁駆動弁１０は再び閉弁され、アーマチュア軸３６の
下底面と弁軸２４の上底面との間に上記クリアランスＳ
が再び形成される。

【００３５】このように、本実施例によれば、第１電磁
コイル４８と第２電磁コイル５２とに、交互に適当なタ
イミングで励磁電流を供給することにより、弁体１２を
閉弁位置と開弁側変位端との間で繰り返し往復運動させ
ることで、電磁駆動弁１０を開閉させることができる。
ところで、上述の如く、弁体１２は内燃機関の燃焼室１
３に露出している。このため、燃焼室１３内の高熱は弁
体１２から弁軸２４に伝達される。また、第１電磁コイ
ル４８又は第２電磁コイル５２に励磁電流が供給された
際の発熱によって、第１コア５０及び第２コア５４は昇
温される。このため、弁軸２４とアーマチュア軸３６と
が常時接触しているものとすると、弁軸２４からアーマ
チュア軸３６へ上記高熱が絶えず伝達されることで、ア
ーマチュア軸３６は高温となる。従って、アーマチュア
軸３６を支持する第１ベアリング５６及び第２ベアリン
グ５８には、第１電磁コイル４８及び第２電磁コイル５
２からの発熱と、燃焼室１３から弁軸２４を介して伝達
される熱とが重畳した大きな熱負荷が作用することにな
る。その結果、第１ベアリング５６及び第２ベアリング
５８の耐久性は低下してしまう。

【００３６】これに対して、本実施例によれば、電磁駆
動弁１０が閉弁された状態では、弁軸２４の上端面とア
ーマチュア軸３６の下端面との間にはクリアランスＳが
形成されている。このため、開弁時に弁軸２４からアー
マチュア軸３６への熱の伝達が遮断されることで、第１
ベアリング５６及び第２ベアリング５８に作用する熱負
荷が軽減される。

【００３７】また、一般に、燃焼室１３は内燃機関の爆
発行程において最高温になるめ、弁体１２に作用する熱
も爆発行程において最大となる。また、爆発行程では、
吸気側及び排気側の何れの電磁駆動弁１０も閉弁され
る。従って、本実施例の電磁駆動弁１０によれば、弁体
１２に特に大きな熱が作用する爆発行程において、弁軸
２４からアーマチュア軸３６への熱の伝達が遮断される
ことで、第１ベアリング５６及び第２ベアリング５８へ
の熱負荷の軽減がより効果的に実現されることになる。

【００３８】このように、本実施例によれば、電磁駆動
弁１０が閉弁された状態で上記クリアランスＳが形成さ
れることによって、弁体１２及び弁軸２４からアーマチ
ュア軸３６への熱の伝達を抑制することができる。これ
により、第１ベアリング５６及び第２ベアリング５８に
作用する熱負荷を軽減することが可能となり、第１ベア
リング５６及び第２ベアリング５８の耐久性を向上させ
ることができる。

【００３９】ところで、上述の如く、弁体１２には燃焼
室の高熱が直接作用するため、弁体１２及び弁軸２４は
速やかに昇温される。一方、ロアヘッド１４は比較的大
きな熱容量を有しているため、その昇温速度は弁体１２
及び弁軸２４と比較して緩やかである。従って、弁体１
２及び弁軸２４はロアヘッド１４に比して高温となり、
弁体１２及び弁軸２４にはロアヘッド１４に比して大き
な熱膨張が発生する。かかる温度差及び熱膨張差は、低
温始動時において特に顕著となる。

【００４０】この場合、電磁駆動弁１０が閉弁された状
態においても弁軸２４とアーマチュア軸３６とが接触し
ているものとすると、弁体１２及び弁軸２４の閉弁方向
への変形は、アーマチュア４６が第１コア５０に当接す
ることにより規制されるため、弁体１２及び弁軸２４は
開弁方向に伸張変形することとなる。このため、低温始
動時等において弁体１２及び弁軸２４とロアヘッド１４
との熱膨張差が大きくなると、弁体１２は弁座２０から
離座し、両者間に隙間が生ずるようになる。かかる隙間
が生ずると、燃焼ガスが燃焼室１３から吸気ポートある
いは排気ポート１８へ吹き抜ける吹き抜け現象が生じ、
内燃機関の性能が低下してしまう。

【００４１】これに対して、本実施例によれば、電磁駆
動弁１０が閉弁された状態において上記クリアランスＳ
が形成されることにより、弁軸２４の閉弁方向への変形
が許容されていると共に、弁体１２はロアスプリング２
８により弁座２０に対して押圧されている。このため、
ロアヘッド１４と弁体１２及び弁軸２４との間に大きな
熱膨張差が生じても、弁軸２４が閉弁方向へ伸張変形す
ることで弁体１２が弁座２０に着座した状態が維持さ
れ、これにより、ガス吹き抜け現象の発生が防止され
る。

【００４２】また、閉弁時に上記クリアランスＳが形成
されていることで、弁体１２と弁座２０との当接部位に
摩耗が生じた場合にも、摩耗の進行に応じて弁軸２４が
閉弁方向に変位することにより、弁体１２が弁座２０に
着座した状態が維持される。更に、電磁駆動弁１０の組
付誤差に起因して、弁体１２及び弁軸２４の位置が正規
の位置から開弁方向へシフトした場合も、閉弁時に弁体
１２が弁座２０に着座するまで弁軸２４が閉弁方向に変
位することによって、弁体１２が弁座２０に着座するこ
とが保証される。このように、本実施例によれば、弁体
１２あるいは弁座２０に摩耗が生じた場合や、電磁駆動
弁１０の組付誤差が生じた場合にも、ガス吹き抜け現象
が生ずるのを防止することができる。

【００４３】なお、弁体１２の閉弁位置と開弁側変位端
との間での変位量は、アーマチュア軸３６の閉弁側変位
端と開弁側変位端との間での変位量に比してクリアラン
スＳだけ小さくなる。従って、クリアランスＳが大き過
ぎると、弁体１２の十分な変位量を得ることができなく
なる。一方、上述の如く、クリアランスＳは、弁体１２
及び弁軸２０とロアヘッド１４との間の熱膨張差、弁体
１２及び弁座２０の摩耗、あるいは、電磁駆動弁１０の
組付誤差を吸収する役割を有している。従って、クリア
ランスＳの値が小さ過ぎるとこれらの役割が十分に果た
されなくなる。このため、クリアランスＳの値は、その
大小によるこれらの得失を勘案して設定されるべきであ
り、本実施例においてはクリアランスＳは例えば０．１
〜０．３ｍｍ程度に設定されている。

【００４４】上述の如く、本実施例の電磁駆動弁１０に
よれば、閉弁時に弁軸２４とアーマチュア軸３６との端
面間にクリアランスＳが形成されることで、アーマチュ
ア軸３６を支持する第１ベアリング５６及び第２ベアリ
ング５８の耐久性を向上させることが可能とされてい
る。また、電磁駆動弁１０の閉弁時に弁体１０が弁座２
０に確実に着座することが保証されることで、ガス吹き
抜け現象が生ずるのを効果的に防止することが可能とさ
れている。

【００４５】図５は本発明の変形例１の組み付け状態を
示す拡大図である。図５に示されるように、摺動抵抗材
６２は、アーマチュア軸３６及び弁軸２４が挿入される
貫通孔６２ａを有する。この貫通孔６２ａは、軸方向に
貫通するように延在している。また、貫通孔６２ａの内
径は、アーマチュア軸３６及び弁軸２４の外径よりも若
干小さくなっているので、アーマチュア軸３６及び弁軸
２４にガタのない状態で嵌合する。

【００４６】また、貫通孔６２ａの上端側内周には、内
側に突出する係合突起６２ｂが設けられている。係合突
起６２ｂは、アーマチュア軸３６の溝３６ａに係合する
位置に設けられている。摺動抵抗材６２は、軸方向に対
する剛性を有すると共に、摩擦係数の高い材質により円
筒形状に形成されている。貫通孔６２ａの下端側内周に
は、弁軸２４の上端外周２４ｂが摺動可能に嵌合され
る。かかる状態において、弁軸２４の上端外周２４ｂは
貫通孔６２ａの内周に対して嵌合している。このとき、
弁軸２４の上端外周２４ｂは、挿入長さＬａで貫通孔６
２ａに挿入されている。

【００４７】従って、摺動抵抗材６２はアーマチュア軸
３６と結合され、弁軸２４とは軸方向に摺動可能に取り
付けられる。そして、弁体１２が弁座２０に着座した閉
弁時は、アーマチュア軸３６と弁軸２４との端面間に所
定寸法のクリアランスＳが形成される。そのため、摺動
抵抗材６２は図５に示すように、軸方向の力（張力及び
圧縮力）が作用しない状態に保持される。

【００４８】閉弁動作時、アーマチュア４６はある速度
で第１コア５０の下面に当接する。その際、アーマチュ
ア４６は第１電磁コイル４８の電磁力に打ち勝ってはね
返り開弁方向に戻ってしまうことがある。その場合、摺
動抵抗材６２が弁軸２４の上端外周２４ｂを摺動するこ
とにより摩擦が発生する。このときの摺動抵抗力がアー
マチュア軸３６のはね返りを抑制する抑止力として作用
する。

【００４９】なお、摺動抵抗材６２と弁軸２４との摺動
抵抗力は、弁体１２が弁座２０に着座したときのクリア
ランスＳを確保するため、ロアスプリング３２のばね力
よりも十分に小さくなるように設定されている。また、
第２電磁コイル５２の電磁力により開弁動作させる際、
アーマチュア軸３６の変位量がクリアランスＳに相当す
る値に達すると、アーマチュア軸３６の下端面は弁軸２
４の上端面に当接する。その際、摺動抵抗材６２は図６
に示されるように弁軸２４の上端外周２４ｂを摺動して
抵抗力を発生させる。これにより、アーマチュア軸３６
の下端面が弁軸２４の上端面に当接する際の衝撃が緩和
される。

【００５０】図６は摺動抵抗材６２が弁軸２４を摺動し
た状態を示す拡大図である。図６に示すように、摺動抵
抗材６２は弁軸２４の上端外周２４ｂを摺動することに
より摺動抵抗力を弁軸２４に付与する。そして、摺動抵
抗材６２が弁軸２４の上端外周２４ｂを摺動するにつれ
て挿入長さがＬｂ（＞Ｌａ）と長くなるため、摺動動作
と共に摺動抵抗力が増大する。この摺動抵抗力により、
アーマチュア軸３６及びアーマチュア４６のはね返り動
作が緩衝される。

【００５１】そのため、アーマチュア軸３６が閉弁動作
後のはね返りにより下方に変位したとしても、摺動抵抗
材６２の摺動抵抗力によりアーマチュア軸３６の変位が
抑制されて弁軸２４の開弁方向への変位が防止される。
図７は本発明の変形例２の組み付け状態を示す拡大図で
ある。図７に示されるように、アーマチュア軸３６の下
端３６ｃと弁軸２４の上端２４ｃとの間にはコイルスプ
リングよりなる弾性体６４が介在している。そして、弁
体１２が弁座２０に着座した閉弁時は、アーマチュア軸
３６と弁軸２４との端面間に所定寸法のクリアランスＳ
が形成される。そのため、弾性体６４は図７に示すよう
に、クリアランスＳに応じた力で若干圧縮された状態に
保持される。

【００５２】なお、この弾性体６４のばね定数は、弁体
１２が弁座２０に着座したときのクリアランスＳを確保
するため、ロアスプリング３２のばね定数よりも十分に
小さくなるように設定されている。閉弁動作時、アーマ
チュア４６は第１コア５０の下面に当接した際、はね返
ることがある。その場合、アーマチュア軸３６の下方へ
の変位は、弾性体６４の圧縮動作により発生したバネ力
により緩衝される。また、弾性体６４は、アーマチュア
軸３６の下端３６ｃと弁軸２４の上端２４ｃとの間に収
納されるため、アーマチュア軸３６及び弁軸２４を加工
する必要がなく、コンパクトな構成とすることができ
る。

【００５３】図８は弾性体６４が圧縮された状態を示す
拡大図である。図８に示すように、弾性体６４は圧縮さ
れることによりアーマチュア軸３６に対しバネ力を抑止
力として付与する。そのため、弾性体６４はアーマチュ
ア４６が第１コア５０の下面に当接した際に生じるアー
マチュア軸３６のはね返り動作を緩衝してアーマチュア
軸３６及びアーマチュア４６の下方変位を抑制する。

【００５４】そのため、アーマチュア軸３６が閉弁動作
後のはね返りにより下方に変位したとしても、弾性体６
４のバネ力によりアーマチュア軸３６の変位が減速さ
れ、且つ弾性体６４のバネ力がロアスプリング３２のば
ね力よりも小さいので弁軸２４の開弁方向への変位が防
止される。また、第２電磁コイル５２の電磁力により開
弁動作させる際、アーマチュア軸３６の変位量がクリア
ランスＳに相当する値に達すると、アーマチュア軸３６
の下端面は弁軸２４の上端面に当接する。その際、弾性
体６４は図８に示されるように圧縮されてバネ力が増大
する。そのため、アーマチュア軸３６の下端面が弁軸２
４の上端面に当接する際の衝撃が緩和される。

【００５５】上記弾性体６４としては、コイルスプリン
グ以外のバネ部材あるいはゴム材によりベローズ状に形
成された付勢部材等を用いることもできる。なお、上記
実施例においては、緩衝材６０、摺動抵抗材６２、弾性
体６４が請求項１に記載した緩衝材に、弁体１２及び弁
軸２４が請求項１に記載した弁体に、ロアスプリング３
２及びアッパスプリング４０のバネ力が請求項１に記載
した付勢力に、第２電磁コイル５２及び第２コア５４が
請求項１に記載した電磁石に、それぞれ相当している。

【００５６】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、閉弁動作
時にはアーマチュア軸と弁体とのクリアランスに設けら
れた緩衝材によりアーマチュア軸の変位が緩衝されるこ
とでアーマチュアのはね返りを抑止できる。そのため、
アーマチュアはある程度の速度で閉弁方向に変位して電
磁石に当接してはね返ってもアーマチュア軸が弁軸を閉
弁方向に変位させることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である電磁駆動弁が内燃機関
の吸気弁及び排気弁として適用された際の構成図であ
る。

【図２】緩衝材を拡大して示す斜視図である。

【図３】緩衝材がアーマチュア軸と弁軸との間に装着さ
れた状態を示す拡大図である。

【図４】緩衝材が変形した状態を示す拡大図である。

【図５】本発明の変形例１の組み付け状態を示す拡大図
である。

【図６】摺動抵抗材が弁軸を摺動した状態を示す拡大図
である。

【図７】本発明の変形例２の組み付け状態を示す拡大図
である。

【図８】弾性体が圧縮された状態を示す拡大図である。

【符号の説明】

１０電磁駆動弁１２弁体２０弁座２４弁軸３２ロアスプリング３６アーマチュア軸４６アーマチュア４８第１電磁コイル５０第１コア５２第２電磁コイル５４第２コア６０緩衝材６２摺動抵抗材６４弾性材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁石の電磁力と付勢部材の付勢力との
協働によって前記電磁石に当接する位置まで駆動される
アーマチュアと、該アーマチュアの軸方向に延在するアーマチュア軸と、該アーマチュア軸と同軸且つ所定のクリアランスをもっ
て配置され、前記アーマチュア軸と同期して同一方向に
駆動されて開閉動作を行う弁体と、前記アーマチュア軸の変位を緩衝するように前記クリア
ランスに設けられた緩衝材と、を有することを特徴とする電磁駆動弁。