JPH11210431A - 電磁駆動弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、内燃機関の吸気弁または排気弁を
構成する電磁駆動弁の構造に関し、電磁石の発熱に対し
て優れた放熱性を確保することを目的とする。 【解決手段】 吸気弁２４と一体に形成された弁軸２８
にアーマチャ軸３６を当接させる。アーマチャ軸３６の
中央部にアーマチャ３８を固定する。アーマチャ３８の
上下に第１電磁石４０および第２電磁石５０を配設す
る。第１電磁石４０および第２電磁石５０の周囲に保持
部材６０を配設する。保持部材６０の下端部に緩衝部材
７６を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁駆動弁に係
り、特に、内燃機関の吸気弁または排気弁として好適な
電磁駆動弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の吸気弁または排気
弁を構成する電磁駆動弁が知られている。上記の電磁駆
動弁は、吸気弁または排気弁として機能する弁体、弁体
と一対に構成される弁軸、弁軸に電磁力を伝達するアー
マチャ軸、および、アーマチャ軸に固定されるアーマチ
ャを備えている。上記の電磁駆動弁において、アーマチ
ャの上下には、第１電磁石および第２電磁石が配設され
ている。第１電磁石および第２電磁石は、その外周を保
持部材により保持されている。以下、第１電磁石および
第２電磁石を保持する保持部材を電磁石組立体と称す。

【０００３】第１電磁石に励磁電流が供給されると、ア
ーマチャには、第１電磁石に向かう電磁力が作用する。
また、第２電磁石に励磁電流が供給されると、アーマチ
ャには、第２電磁石に向かう電磁力が作用する。アーマ
チャに作用した電磁力は、アーマチャ軸を介して弁軸に
伝達される。従って、上記の電磁駆動弁によれば、第１
電磁石および第２電磁石に、交互に励磁電流を供給する
ことで、弁体を開閉駆動させることができる。

【０００４】上記の電磁駆動弁において、アーマチャ
は、弁体が開閉駆動される際に繰り返し第１電磁石およ
び第２電磁石に当接する。弁体が吸気弁または排気弁と
して適正に機能するためには、アーマチャが第１電磁石
に当接する際に弁体が確実に弁座に着座することが必要
である。上記の電磁駆動弁において、アーマチャ軸と弁
軸とは、弁体が弁座に着座し、かつ、アーマチャが電磁
石に当接する際に、アーマチャ軸と弁軸との間に所定の
タペットクリアランスが形成されるように分離構造とさ
れている。従って、上記の構造によれば、弁軸やアーマ
チャ軸の熱伸縮に拘らず、確実に弁体を全閉位置まで変
位させることができる。

【０００５】上記のタペットクリアランスは、電磁石組
立体をシリンダヘッドに締結する際、シリンダヘッドの
上面にシリンダヘッドと電磁石組立体との相対的位置関
係を調整する適当なスペーサシムを介在させることで調
整される。上記の電磁駆動弁は、かかる調整を可能とす
るために、電磁石組立体の下端部とシリンダヘッドとの
間に適当な空間が形成されるように設計されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電磁駆動弁が作動する
際、第１電磁石および第２電磁石には熱が生ずる。この
ため、電磁駆動弁の構造は、第１電磁石および第２電磁
石のが熱が放熱されやすい構造であることが望ましい。
第２電磁石の発する熱は、電磁石組立体とシリンダヘッ
ドとの接触面積が特に第２電磁石の近傍、すなわち、電
磁石組立体の下端部近傍で大きいほど放熱され易い。従
って、上記の電磁駆動弁のように、電磁石組立体の下端
部とシリンダヘッドとの間に空間が形成される構造は、
第２電磁石の放熱効果を確保するうえで好ましい構造で
はない。

【０００７】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、電磁石の発熱に対して優れた放熱効果を発揮す
る電磁駆動弁を提供することを目的とする。

【０００８】

【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、弁体に電磁力を伝達するアーマチャ軸
と、前記アーマチャ軸に固定されるアーマチャと、前記
アーマチャの上下に所定間隔を空けて配設される第１電
磁石および第２電磁石を備える電磁石組立体とを備え、
前記第１電磁石および前記第２電磁石が適宜電磁力を発
生することにより前記弁体を駆動する電磁駆動弁におい
て、前記電磁石組立体の一端に当接する伸縮可能な熱伝
導体を備えることを特徴とする電磁駆動弁により達成さ
れる。

【０００９】本発明において、第１電磁石および第２電
磁石を備える電磁石組立体の一端は、熱伝導体に当接し
ている。熱伝導体は、軸方向に伸縮することができる。
従って、本実施例の発明によれば、電磁石組立体の配設
位置を微調整する機能を損なわずに、第２電磁石の発熱
に対して優れた放熱効果を得ることができる。また、上
記の目的は、請求項２に記載する如く、請求項１記載の
電磁駆動弁において、前記熱伝導体が、軸方向に所定の
長さを有し、同心円状に積層された径の異なる複数の環
状金属部材を備える金属骨格と、前記複数の環状金属部
材の間に埋設される炭素材と、を備えることを特徴とす
る電磁駆動弁により達成される。

【００１０】本発明において、径の異なる複数の環状金
属部材を備える金属骨格は、軸方向に適当な弾性を示
す。また、複数の環状金属部材間に埋設される炭素材
は、優れた熱伝導性を示す。従って、上記の構造は、適
当な弾性と優れた熱伝導性とを有している。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例である
電磁駆動弁を備える内燃機関１０の要部を表す断面図を
示す。内燃機関１０は、シリンダヘッド１２を備えてい
る。シリンダヘッド１２には、吸気ポート１４および排
気ポート１５が形成されている。吸気ポート１４は、弁
座１６を備えている。同様に、排気ポート１５は、弁座
１７を備えている。吸気ポート１４および排気ポート１
５は、燃焼室１８に連通している。

【００１２】シリンダヘッド１２には、電磁駆動弁２
０，２２が収納されている。電磁駆動弁２０は、吸気ポ
ート１４と燃焼室１８とを導通または遮断する吸気弁２
４を備えている。一方、電磁駆動弁２２は、排気ポート
１５と燃焼室１８とを導通または遮断する排気弁２６を
備えている。電磁駆動弁２０および２２は、吸気弁２４
と排気弁２６とが異なる径を有していることを除いて、
同一の構成を有している。以下、それらの代表として、
電磁駆動弁２０の構造および動作について説明する。

【００１３】電磁駆動弁２０は、弁軸２８を備えてい
る。弁軸２８は、吸気弁２４と一体に設けられている。
シリンダヘッド１２の内部には、バルブガイド３０が固
定されている。バルブガイド３０は、弁軸２８を摺動可
能に保持している。弁軸２８の上端部には、ロアリテー
ナ３２が固定されている。ロアリテーナ３２の下部に
は、ロアスプリング３４が配設されている。ロアスプリ
ング３４は、ロアリテーナ３２を図１における上方に向
けて付勢している。

【００１４】弁軸２８の上端部は、アーマチャ軸３６に
当接している。アーマチャ軸３６は、非磁性材料で構成
された部材である。アーマチャ軸３６には、アーマチャ
３８が固定されている。アーマチャ３８は、磁性材料で
構成された環状の部材である。アーマチャ３８の上方に
は、第１電磁石４０が配設されている。第１電磁石４０
は、アッパーコイル４２およびアッパーコア４３を備え
ている。アッパーコア４３は、磁性材料で構成された環
状の部材である。第１電磁石４０の上方には、アッパー
プレート４４が配設されている。アッパーコア４３は、
アッパープレート４４にボルト４５で締着されている。
アッパーコア４３の中央部には、コア内筒４６が設けら
れている。アッパープレート４４の中央部には、軸受け
４８が配設されている。アーマチャ軸３６は、コア内筒
４６の上方において軸受け４８により摺動可能に保持さ
れている。

【００１５】アーマチャ３８の下方には、第２電磁石５
０が配設されている。第２電磁石５０は、ロアコイル５
２およびロアコア５３を備えている。ロアコア５３は、
磁性材料で構成された環状の部材である。第２電磁石５
０の下方には、ロアプレート５４が配設されている。ロ
アコア５３は、ロアプレート５４にボルト５５で締着さ
れている。ロアコア５３の中央部には、コア内筒５６が
設けられている。ロアプレート５４の中央部には、軸受
け５８が配設されている。アーマチャ軸３６は、コア内
筒５６の下方において軸受け５８により摺動可能に保持
されている。

【００１６】アッパーコア４３およびロアコア５３の外
周には、保持部材６０が配設されている。保持部材６０
は、アッパーコア４３とロアコア５３との相対的な位置
関係を適正に維持している。保持部材６０は、ロアプレ
ート５４にボルト５５で締着されている。アッパープレ
ート４４の上部には、アッパーキャップ６２が配設され
ている。アッパーキャップ６２の上端には、アジャスタ
ボルト６４およびロックナット６５が配設されている。
アジャスタボルト６４の下部には、アーマチャ軸３６の
上端部に固定されたアッパーリテーナ６６が配設されて
いる。アジャスタボルト６４とアッパーリテーナ６６と
の間には、アッパースプリング６８が配設されている。
アッパースプリング６８は、アッパーリテーナ６６およ
びアーマチャ軸３６を図１における下方に向けて付勢し
ている。

【００１７】アーマチャ３８の中立位置は、アジャスタ
ボルト６４により調整される。本実施例において、アジ
ャスタボルト６４は、アーマチャ３８の中立位置が第１
電磁石４０と第２電磁石５０との中央部になるように調
整されている。内燃機関１０には、内部空間７０が形成
されている。内部空間７０には、電磁駆動弁２０が収納
されている。電磁駆動弁２０は、保持部材６０のフラン
ジ面において、シリンダヘッド１２の端面（図１におけ
る上面）にボルト７２により固定されている。保持部材
６０のフランジ面とシリンダヘッド１２との間には、銅
系の部材で構成されたスペーサシム７４が配設されてい
る。スペーサシム７４には、後述するタペットクリアラ
ンスが適当な大きさになるように適当な板厚のものが選
択される。保持部材６０の下端部とシリンダヘッド１２
との間には、緩衝部材７６が配設されている。本実施例
の電磁駆動弁は、上記の緩衝部材７６を備えている点に
特徴を有している。

【００１８】図２は、緩衝部材７６の断面図を示す。ま
た、図３は、緩衝部材７６を図２に示すII矢視で表した
平面図を示す。図２および図３に示す如く、緩衝部材７
６は、部材７８，７９により構成されており、アーマチ
ャ軸３６が摺動するためにドーナツ状に形成されてい
る。部材７８は、例えば膨張黒鉛等の熱伝導性のよい材
料で構成されている。部材７９は、例えばＳＵＳ３０４
等のステンレス鋼のような復元性に優れた材料で構成さ
れている。従って、緩衝部材７６は、その軸方向に弾性
を有すると共に、優れた熱伝導性を有している。

【００１９】次に、電磁駆動弁２０の動作について説明
する。アッパーコイル４２およびロアコイル５２に励磁
電流が供給されていない場合、アーマチャ３８は、アッ
パースプリング６８およびロアスプリング３４の中立位
置、すなわち、第１電磁石４０と第２電磁石５０との中
央に維持される。その状態で、アッパーコイル４２への
励磁電流の供給が開始されると、アーマチャ３８と第１
電磁石４０との間に、アーマチャ３８を第１電磁石４０
側に引きつける電磁力が発生する。このため、電磁駆動
弁２０によれば、アッパーコイル４２に適当な励磁電流
を供給することで、吸気弁２４を第１電磁石４０側に変
位させることができる。

【００２０】アーマチャ３８は、第１電磁石４０側にお
いてアッパーコア４３と当接するまで変位することがで
きる。電磁駆動弁２０が吸気弁２４として適正に機能す
るためには、アーマチャ３８がアッパーコア４３と当接
する際に吸気弁２４が弁座１６に確実に着座することが
必要である。このため、電磁駆動弁２０は、アーマチャ
軸３６と弁軸２８とが分離構造とされており、更に、吸
気弁２４が弁座１６に着座し、かつ、アーマチャ３８が
第１電磁石に到達した際に、両者間に適当なタペットク
リアランスが形成されるように設計されている。上記の
構造によれば、アーマチャ軸３６や弁軸２８の熱伸縮を
タペットクリアランスで吸収して、常に吸気弁２４を全
閉状態とすることができる。従って、電磁駆動弁２０に
よれば、アッパーコイル４２に適当な励磁電流を供給す
ることで、吸気弁２４を確実に全閉位置まで変位させる
ことができる。

【００２１】吸気弁２４が全閉位置に維持されている場
合、アッパースプリング６８およびロアスプリング３４
は、吸気弁２４およびアーマチャ３８をそれらの中立位
置に向けて付勢する。かかる状況下で、アッパーコイル
４２への励磁電流の供給が停止されると、吸気弁２４お
よびアーマチャ３８は、アッパースプリング６８および
ロアスプリング３４の付勢力により開弁方向、すなわ
ち、第２電磁石５０の方向に変位し始める。

【００２２】アーマチャ３８が開弁方向に変位する過程
では、アーマチャ軸３６とバルブガイド３０との間、お
よび、アーマチャ軸３６と軸受け４８，５８との間に摺
動摩擦によるエネルギー損失が生ずる。電磁駆動弁２０
によれば、吸気弁２４が開弁方向に変位する適当な時点
で、第２電磁石５０に電磁力を発生させることで、上記
のエネルギー損失を補って、アーマチャ３８を第２電磁
石５０に当接するまで変位させることができる。

【００２３】吸気弁２４は、アーマチャ３８と第２電磁
石５０とが当接する際に全開位置に到達する。従って、
電磁駆動弁２０によれば、アッパーコイル４２への励磁
電流の供給を停止した後、所定のタイミングでロアコイ
ル５２への励磁電流の供給を開始することで、吸気弁２
４を少ない消費電力で全閉位置から全開位置に変位させ
ることができる。

【００２４】吸気弁２４が全開位置に到達した後、ロア
コイル５２への励磁電流の供給が停止されると、吸気弁
２４は、閉弁方向、すなわち、第１電磁石の方向に変位
し始める。以後、適当なタイミングでアッパーコイル４
２およびロアコイル５２に繰り返し励磁電流を供給する
と、吸気弁２４を少ない消費電力で開閉駆動させること
ができる。

【００２５】本実施例の電磁駆動弁２０では、上述の如
く、アーマチャ軸３６や弁軸２８の熱伸縮を吸収するた
めにタペットクリアランスが形成されている。このタペ
ットクリアランスは、保持部材６０のフランジ面とシリ
ンダヘッド１２との間に配設されるスペーサシム７４に
よって所定の大きさとなるように調整されている。タペ
ットクリアランスを所定の大きさとするためには、保持
部材６０とシリンダヘッド１２とが相対的に変位できる
ことが必要である。従って、保持部材６０の下端部をシ
リンダヘッド１２に当接させることはできない。

【００２６】一方、ロアコイル５２は、その内部に励磁
電流が流通する際に発熱する。ロアコイル５２の放熱性
を高めるためには、第２電磁石の近傍、すなわち、保持
部材６０の下端部近傍で、保持部材６０とシリンダヘッ
ド１２とが大きな接触面積を有していることが望まし
い。本実施例の電磁駆動弁２０では、上述の如く、保持
部材６０の下端部とシリンダヘッド１２との間に熱伝導
性に優れた緩衝部材７６が配設されている。緩衝部材７
６によれば、保持部材６０とシリンダヘッド１２との相
対変位を許容しつつ、保持部材６０とシリンダヘッド１
２との間に大きな接触面積を確保することができる。従
って、本実施例によれば、タペットクリアランスを確保
しつつ、ロアコイル５２の放熱性を高めることができ
る。これにより、本実施例の電磁駆動弁２０を備える内
燃機関によれば、吸気弁２４を適正に開閉駆動させるこ
とができる。

【００２７】電磁駆動弁２０の作動中に、アーマチャ３
８は、繰り返しロアコア５３に接触する。アーマチャ３
８がロアコア５３に接触する場合、衝撃力が作用した
り、衝撃音が発生する。電磁駆動弁２０の耐久性および
静粛性を高めるためには、衝撃力および衝撃音を吸収す
ることが望ましい。本実施例の構造において、アーマチ
ャ３８がロアコア５３に当接する際には、保持部材６０
が、緩衝部材７６の弾性変形を伴ってシリンダヘッド１
２に対して相対的に変位する。保持部材６０がシリンダ
ヘッド１２に対して相対変位すると、アーマチャ３８と
ロアコア５３との間の衝撃力および衝撃音の低減が図ら
れる。このため、本実施例の電磁駆動弁２０によれば、
優れた耐久性と静粛性とを実現することもできる。

【００２８】本実施例において、上述の如く、アーマチ
ャ軸３６と弁軸２８とは分離構造となっている。従っ
て、本実施例の電磁駆動弁２０によれば、吸気弁２４が
着座する弁座１６と保持部材６０が収納される内部空間
７０との同軸度を緩めに設定することもできる。尚、上
記の実施例においては、吸気弁２４および排気弁２６が
前記請求項１記載の「弁体」に、緩衝部材７６が前記請
求項１記載の「熱伝導体」に、部材７８が前記請求項２
記載の「炭素材」に、部材７９が前記請求項２記載の
「金属骨格」に、それぞれ相当している。

【００２９】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、電磁石組立体の配設位置を微調整する機能を損なう
ことなく、第２電磁石の発熱に対して優れた放熱効果を
確保することができる。また、上述の如く、請求項２記
載の発明によれば、簡単な構造で所望の熱伝導性を実現
することができる。

【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を備える内
燃機関の要部を表す断面図である。

【図２】本実施例の電磁駆動弁が備える緩衝部材の断面
図である。

【図３】本実施例の電磁駆動弁が備える緩衝部材を図２
に示すII矢視で表した平面図である。

【符号の説明】

１０ 内燃機関 １２ シリンダヘッド ２０，２２ 電磁駆動弁 ２４ 吸気弁 ２６ 排気弁 ３８ アーマチャ ４０ 第１電磁石 ４２ アッパーコイル ４３ アッパーコア ５０ 第２電磁石 ５２ ロアコイル ５３ ロアコア ６０ 保持部材 ７０ 内部空間 ７４ スペーサシム ７６ 緩衝部材 ７８，７９ 部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁体に電磁力を伝達するアーマチャ軸
   と、前記アーマチャ軸に固定されるアーマチャと、前記
   アーマチャの上下に所定間隔を空けて配設される第１電
   磁石および第２電磁石を備える電磁石組立体とを備え、
   前記第１電磁石および前記第２電磁石が適宜電磁力を発
   生することにより前記弁体を駆動する電磁駆動弁におい
   て、 前記電磁石組立体の一端に当接する伸縮可能な熱伝導体
   を備えることを特徴とする電磁駆動弁。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電磁駆動弁において、 前記熱伝導体が、軸方向に所定の長さを有し、同心円状
   に積層された径の異なる複数の環状金属部材を備える金
   属骨格と、 前記複数の環状金属部材の間に埋設される炭素材と、 を備えることを特徴とする電磁駆動弁。