KR19990029373A - 내연기관의 전자 구동밸브 - Google Patents

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KR19990029373A
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아키히로 야나리
도시오 후와
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Abstract

본 발명은 내연기관의 밸브기구로서 바람직한 전자 구동밸브에 관한 것으로서, 밸브체의 개폐시에 있어서의 내연기관의 상태에 따라서 적절한 작동특성을 발휘하는 것을 목적으로 한다.
밸브체와 함께 변위되는 아마츄어를 설치한다. 아마츄어의 양측에 어퍼코어 및 로어코어를 설치한다. 어퍼코어 및 로어코어에 각각 어퍼코일 및 로어코일을 수납한다. 어퍼코어 및 로어코어중 로어코어에만 환 형상 볼록부를 형성한다. 환 형상볼록부에 아마츄어의 외경에 비하여 약간큰 내경을 부여한다.

Description

내연기관의 전자 구동밸브
본 발명은, 내연기관의 전자 구동밸브에 관한 것으로서, 특히, 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브로서 바람직한 전자 구동밸브에 관한 것이다.
(종래의 기술)
내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브로서 이용되는 전자 구동밸브가 예를들면, 일본 특표평4-502048호 공보, 특개평7-335437호 공보에 개시되어 있다. 상기의 전자 구동밸브는, 밸브체에 고정되는 아마츄어(armature)를 구비하고 있다. 아마츄어의 상하에는, 어퍼스프링 및 로어 스프링이 설치되어 있다. 이것들의 스프링은 아마츄어를 중립위치로 향해 부가하고 있다.
아마츄어의 상하에는, 어퍼코어 및 로어코어가 설치되어 있다. 어퍼코어 및 로어코어의 내부에는 각각 어퍼코일 및 로어코일이 설치되어 있다. 어퍼코일 및 로어코일은 여자전류가 공급되는 것에의해 그것들의 내외를 환류하는 자속을 발생한다. 이러한 자속이 발생하면, 아마츄어 어퍼코어와의 사이 및 아마츄어와 로어코어와의 사이에 양자를 끌어들이는 전자력(이하, 흡인력이라고 칭함)이 작용한다. 따라서, 상기 종래의 전자 구동밸브에 의하면, 어퍼코일 또는 로어코일에 소정의 여자전류를 공급하는 것으로서, 밸브체를 폐쇄위치 또는 개방위치까지 변위시킬 수 있다.
밸브체가 폐쇄 밸브위치 또는 개방 밸브위치까지 변위된 후에, 어퍼코일 또는 로어코일로의 여자전류의 공급이 정지되면, 아마츄어 및 밸브체는 스프링에 부가되는 것에의해 단진동을 시작한다. 단진동의 진폭이 감쇄되지 않도록 하면, 한쪽의 변위단에서 다른쪽의 변위단(이하, 목적 변위단이라고 칭함)으로 향하는 아마츄어 및 밸브체는, 스프링의 부가력만에 의해 목적 변위단에 도달한다. 그러나, 아마츄어 및 밸브체의 변위에는 습동마찰 등에 기인하는 에너지 손실이 동반된다. 이 때문에 스프링의 부가력에 기인하는 아마츄어 및 밸브체의 최대도달위치는 목적 변위단의 앞으로 된다.
상기의 전자 구동밸브에 의하면, 어퍼 코일 또는 로어코일로의 여자전류의 공급을 정지한후, 적당한 타이밍으로 다른쪽의 코일로 여자전류를 공급하기 시작하는 것에의해 습동에 따른 에너지손실분을 보충하여, 아마츄어 및 밸브체를 목적변위단까지 변위시킬 수 있다. 이후, 어퍼코일 및 로어코일에 적당한 타이밍으로 상호 여자전류를 공급하면, 밸브체를 개폐동작시킬 수 있다.
상기한 전자 구동밸브는, 어퍼코어의 외주 및 로어의 외주에 어퍼코어 또는 로어코어의 단면보다 아마츄어측에 소정길이 만큼 돌출된 환 형상 볼록부를 구비하고 있다. 환 형상볼록부에는 아마츄어의 외경에 비하여 약간 큰 내경이 부여되어 있다.
상기한 환 형상 볼록부가 설치되어 있는 경우, 아마츄어가 목적 변위단에서 이간되어 있는 상황하래에서 아마츄어에 작용하는 흡인력(이하, 이간시 흡인력이라고 칭함)은, 환 형상 볼록부가 설치되어 있지않은 경우에 비하여 크게된다. 한편, 환 형상 볼록부가 설치되어 있는 경우, 아마츄어가 목적변위단과 근접하고 있는 상황아래에서 아마츄어에 작용하는 흡인력(이하, 근접시 흡인력이라고 칭함)은, 환 형상 볼록부가 설치되어 있지 않은경우에 비하여 작게된다. 따라서, 상기의 전자 구동밸브에 의하면, 아마츄어가 목적변위단에 가깝게되는 과정에서 아마츄어에 작용하는 흡인력을 완만하게 증대시킬 수 있다.
밸브체가 개방 밸브위치 또는 폐쇄 밸브위치에 도달하는 경우에는, 아마츄어와 어퍼코어 또는 로어코어가 충돌하는 것 등에 기인하여 충돌음이 발생한다. 이 충돌음을 억제하는 것은, 아마츄어가 목적 변위단에 도달하는 시점에서 아마츄어에 작용하는 흡인력이 부당하게 큰 값으로 되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
아마츄어를 확실하게 목적 변위단까지 변위시키기 위해서는, 어느정도의 이간시 흡인력을 확보하는 것이 필요하다. 전자 구동밸브에 있어서 커다란 이간시 흡인력을 확보하면서 충돌음을 억제하기 위해서는, 아마츄어가 목적 변위단에 접근하는 과정에서 아마츄어에 작용하는 흡인력이 급격한 증가를 나타내지 않는 것이 유리하다. 상기의 전자 구동밸브에 의하면, 개방 밸브시 및 페쇄 밸브시의 양쪽에 있어서 상기의 요구를 만족할 수 있다. 따라서, 상기의 전자 구동밸브에 의하면, 우수한 정숙성을 얻을 수 있다.
그런데, 상기의 전자 구동밸브에 있어서, 아마츄어의 중립위치는 개방밸브측의 전자석과 폐쇄 밸브측의 전자석과의 중간위치에 설정되어 있다. 따라서, 한쌍의 스프링에는 아마츄어가 페쇄 밸브측의 전자석에 흡착되어 있는 경우와, 아마츄어가 개방밸브측의 전자석에 흡착되어 있는 경우등으로 동등하게 에너지가 축적된다. 이 경우, 스프링이 아마츄어를 부가하는 에너지는 밸브체가 개방밸브 방향으로 동작하는 경우와 밸브체가 폐쇄 밸브방향으로 동작하는 경우등과 동등하게 된다.
그러나, 내연기관의 밸브체에 작용하는 부하는, 밸브체가 개방 밸브방향으로 동작하는 경우와, 밸브체가 폐쇄 밸브방향으로 동작하는 경우와 꼭 동일하지는 않다. 이 때문에, 전자 구동밸브의 밸브체가 개방 밸브방향으로 동작하는 경우와, 그 밸브체가 폐쇄 밸브방향으로 동작하는 경우에서는 다른 에너지 손실량이 발생하는 일이 있다.
예를들면, 배기밸브는, 연소실에 고압의 연소압이 잔존하는 상황아래에서 개방밸브되며, 연소실에서 그 연소압이 배출된 후에 폐쇄밸브된다. 이 경우, 배기밸브에는, 개방밸브시에 있어서 폐쇄밸브시와 비교하여 커다란 부하가 작용한다.
개방밸브측의 전자석에 공급되는 여자전류와, 폐쇄밸브측의 전자석에 공급되는 여자전류와는 크게 상이하지 않은 것이 바람직하다.
상기의 전자 구동밸브에 있어서는, 개방밸브측의 전자서과 폐쇄밸브측의 전자석와의 동등한 여자전류를 공급하면서 개방 밸브방향으로의 동작시 및 폐쇄 밸브방향으로의 동작시에 적정한 동작특성을 확보하는 것이 불가능하였다.
본 발명은 상술한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 밸브체의 개폐시에 있어서의 내연기관의 상태에 따라서 적절한 동작특성을 발휘하는 내연기관의 전자 구동밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 한쌍의 전자석에 공급되는 여자전류가 동등한 상황아래에서 개방 밸브방향과 폐쇄 밸브방향과의 동등한 동작특성을 발휘하는 내연기관의 전자 구동밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 형태에서는, 내연기관의 전자 구동밸브는, 밸브체에 연결되며, 제 1위치와 제 2위치와의 사이에서 반복운동되는 아마츄어와, 제 1위치에 인접하는 아마츄어의 제 1측에 배치되는 제 1전자석과 제 2위치에 인접하는 아마츄어의 제 2측에 배치되는 제 2전자석과, 아마츄어에 연결되며, 아마츄어를 제 1위치로 향하는 제 1방향에 부가되는 제 1의 탄성부재와, 아마츄어에 연결되며, 아마츄어를 제 2위치로 향하는 제 1방향과는 반대의 제 2방향으로 부가되는 제 2탄성부재를 구비하며, 제 1, 제 2의 전자석이 아마츄어에 대하여 전자력을 공급하지 않을 때, 아마츄어는 제 1위치와 제 2위치와의 사이에 중립위치로 존재하며, 중립 위치는 제 2전자석보다 제 1전자석에 근접하고 있다.
또한, 본 발명의 제 2 형태에서는, 내연기관의 전자 구동밸브는, 밸브체에 연결되며, 제 1위치와 제 2위치와의 사이에서 반복 운동되는 아마츄어와, 아마츄어에 연결되며, 아마츄어를 제 1위치로 향하는 제 1방향에 부가되는 제 1탄성부재와, 아마츄어에 연결되며, 아마츄어를 제 2위치로 향하는 제 1방향과는 반대의 제 2방향으로 부가하는 제 2탄성부재로서, 아마츄어의 중립위치는 제 1, 제 2탄성부재가 공급되는 부가력이 균형되는 제 1위치와 제 2위치의 사이의 위치인 제 1, 제 2탄성부재와, 내부에 제 2코일을 내장하는 제 1코어와 내부에 제 2코일을 내장하는 제 2코어로서 아마츄어의 반대측에서 아마츄어가 중립위치일때에 아마츄어에서 간격을 둔 위치에 배치되는 제 1, 제 2코어를 구비하며, 제 1코어와 아마츄어와의 한쪽이 제 1코어와 아마츄어와의 다른쪽으로 향해서 소정길이만큼 돌출되며, 아마츄어가 중립위치에 있는 때에, 제 1코어와 아마츄어의 간격을 제 2코어와 아마츄어와의 간격보다 작게하는 제 1볼록부를 구비하고 있음과 동시에 제 1코어와 아마츄어와의 다른쪽이 상기 아마츄어가 제 1코어에 근접한 경우에, 제 1볼록부의 측면과 대향되는 볼록부 대향면을 구비하고 있다.
또한, 본 발명의 제 3형태에서는, 내연기관의 전자 구동밸브는, 밸브체에 연결되며, 제 1위치와 제 2위치와의 사이에서 반복 운동하는 아마츄어와, 아마츄어에 연결되며, 아마츄어를 제 1위치로 향하는 제 1방향에 부가하는 제 1탄성부재와, 아마츄어에 연결되며, 아마츄어를 제 2위치로 향하는 제 1방향과는 반대의 제 2방향으로 부가하는 제 2탄성부재로서, 아마츄어의 중립위치는 제 1, 제 2탄성부재가 공급되는 부가력이 균형되는 제 1위치와 제 2위치의 사이의 위치인 제 1, 제 2탄성부재와, 제 1위치에 인접되는 제 1전자석과 제 2위치에 인접하는 제 2전자석으로서, 아마츄어가 중립위치 일때에, 아마츄어로부터 간격을 둔 위치에 배치되는 제 1, 제 2전자석을 구비하며, 중립위치는 제 2전자석보다 제 1전자석에 근접하여 있다.
본 발명의 제 1형태에 의하면, 아마츄어는, 개방 밸브방향으로 동작하는 경우와 폐쇄 밸브방향으로 동작하는 경우에 있어서, 밸브체에 작용하는 부하의 상이나, 진폭의 감쇄율의 상이에 관계없이 밸브체를 적정하게 작동시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 형태에 있어서, 아마츄어가 제 1코어에 근접하는 경우와, 제 1코어 또는 아마츄어가 구비되는 볼록부의 측면과, 그 볼록부에 대응하는 볼록부 대향면이 대향된다. 이러한 구성에 의하면, 아마츄어가 제 1코어에 접근하는 과정으로서 아마츄어에 커다란 이간 흡인력이 작용함과 동시에, 아마츄어에 작용하는 흡인력이 완만한 증가경향을 나타낸다. 또한, 상기한 구성에 의하면, 아마츄어가 제 2코어에 접근하는 과정에서는, 아마츄어에 비교적 작은 이간 및 인력이 작용함과 동시에 아마츄어에 작용하는 흡인력이 급격한 증가경향을 나타낸다. 이 상태의 특성에 의하면, 아마츄어가 제 1코어에 근접하는 경우에 밸브체에 커다란 부하가 가해지며, 또한, 아마츄어가 제 2코어에 접근하는 경우에 밸브체에 커다란 부하가 가해지지 않는 경우에 있어서, 밸브체를 작은 소모전력으로 적절하게 작동시키는 것이 가능하다.
본 발명의 제 3 형태에 의하면, 탄성부재는, 아마츄어를 중립위치로 향해서 부가하는 부가력을 발생한다. 중립위치는, 제 1전자석에 편중된 위치로 설정되어 있다. 이 때문에 아마츄어가 다른쪽의 전자석에 흡착되어 있는 경우에는, 아마츄어가 상술한 제 1전자석에 흡착되어 있는 경우에 비하여 탄성부재에 커다란 에너지가 축적된다. 따라서, 탄성부재는, 아마츄어가 다른쪽의 전자석 측에서 제 1전자석측으로 작동하는 경우에는 커다란 에니지로서 아마츄어를 부가하며, 아마츄어가 제 1전자석측에서 다른쪽의 전자석측으로 동작하는 경우에는 작은 에너지로 아마츄어를 부가한다. 이 경우, 아마츄어는 진폭의 감쇄율의 상이에 관계없이 밸브 개방 밸브방향으로 동작하는 경우와 폐쇄 밸브방향으로 동작하는 경우의 양쪽의 경우에 동등하게 동작특성을 나타낸다.
도 1는 본 발명의 제 1실시예의 전자 구동밸브를 나타낸 단면도.
도 2는 도 1에 나타내는 전자 구동밸브에 있어서, 아마츄어와 어퍼코어등이 이간되어 있는 상황아래에서의 어퍼코일의 내외주를 환류하는 자속(ФU)의 상태를 나타내는 상태도.
도 3은 도 1에 나타내는 전자 구동밸브에 있어서, 아마츄어 로어코어등이 이간되어 있는 상황아래에서의 로어코일의 내외주를 환류하는 자속(ФL)의 상태를 나타내는 상태도.
도 4는 도 1에 나타내는 전자 구동밸브에 있어서, 아마츄어와 어퍼코어가 근접하여 있는 상황아래에서의 어퍼코일의 내외주를 환류하는 자속(ФU)의 상태를 나타내는 상태도.
도 5는, 도 1에 나타내는 전자 구동밸브에 있어서, 아마츄어와 로어코어등이 근접하여 있는 상황아래에서의 로어코일의 내외주를 환류하는 자속(ФL)의 상태를 나타내는 상태도.
도 6은 도 1에 나타내는 전자 구동밸브에 있어서, 아마츄어와 어퍼코어가 당접하고 있는 상황아래에서의 어퍼코일의 내외주를 환류하는 자속(ФU)의 상태를 나타내는 상태도.
도 7은 도 1에 나타내는 전자 구동밸브에 있어서, 아마츄어와 로어코어가 당접하고 있는 상황아래에서의 로어코일의 내외주를 환류하는 자속(ФL)의 상태를 나타내는 상태도.
도 8은 도 1에 나타내는 전자 구동밸브의 특성을 나타내는 특성도.
도 9는 본 발명의 제 2실시예의 전자 구동밸브에 있어서 아마츄어의 근접을 나타내는 단면도.
도 10은 본 발명의 제 3실시예의 전자 구동밸브에 있어서 아마츄어의 근방을 나타내는 단면도.
도 11은 본 발명의 제 4실시예에 있어서, 전자 구동밸브의 전체 구성도.
도 12는 본 발명의 제 5실시예에 있어서, 전자 구동밸브의 전체 구성도.
도 13은 본 발명의 제 6실시예에 있어서, 전자 구동밸브의 전체 구성도.
도 14는 본 발명의 제 7실시예에 있어서, 전자 구동밸브의 전체 구성도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10 : 전자 구동밸브 12 : 실린더 헤드
14 : 배기포트 16 : 연소실
18 : 밸브체 19 : 밸브시트
20 : 밸브축 24 : 로어 리테이너
26 : 로어 스프링 28 : 아마츄어축
30 : 아마츄어(armature) 32 : 어퍼코어(upper core)
34 : 로어코어(lower core) 36 : 환 형상 볼록부
도 1은 본 발명의 제 1실시예인 전자 구동밸브(10)의 단면도를 나타낸다. 전자 구동밸브(10)는, 내연기관의 배기밸브로서 사용되고 있다. 전자 구동밸브(10)는 실린더 헤드(12)에 고정되어 있다. 실린더 헤드(12)에는 배기포트(14)가 형성되어 있다. 또한, 실린더 헤드(12)의 아래측에는 내연기관의 연소실(16)이 형성되어 있다. 전자 구동밸브(10)는, 배기포트(14)와 연소실(16)을 도통 또는 차단하는 밸브체(18)를 구비하고 있다. 배기포트(14)에는, 밸브체(180에 대한 밸브시트(19)가 형성되어 있다. 배기포트(14)는, 밸브체(18)가 밸브시트(19)에서 떨어지는 것에 의해 도통상태로 되며, 또한, 밸브체(18)가 밸브시트(19)에 착좌하는 것에 의해 차단상태로 된다.
밸브체(18)에는 밸브축(20)이 일체로 설치되어 있다. 실린더 헤드(12)의 내부에는 밸브가이드(22)가 일체로 설치되어 있다. 밸브축(20)은, 밸브 가이드(22)에의해 활주운동 가능하게 유지되어 있다. 밸브축(20)의 상단부에는, 로어리테이너(24)가 고정되어 있다. 로어 리테이너(24)의 하부에는 로어 스프링(26)이 설치되어 있다. 로어 스프링(26)은, 로어 리테이너(24)를 도 1에 있어서의 윗측으로 향해서 부가되어 있다.
밸브축(20)의 상단부는, 아마츄어 축(28)에 당접되어 있다. 아마츄어 축(28)은, 비자성재료로 구성된 부재이다. 아마츄어 축(28)에는, 아마츄어(30)가 고정되어 있다. 아마츄어(30)는, 자성재료로 구성된 환 형상의 부재이다.
아마츄어(30)의 상하에는, 각각 어퍼코어(32) 및 로어코어(34)가 설치되어 있다. 어퍼코어(32) 및 로어코어(34)는 자성재료로 구성된 환 형상의 부재이다. 로어코어(34)는 환 형상 볼록부(36)를 구비하고 있다. 환 형상 볼록부(36)는, 로어코어(34)의 표면에서 어퍼코어(32)측으로 소정 길이만큼 돌출된 환 형상의 부재이다.
본 실시예의 전자 구동밸브(10)는, 어퍼코어(32) 및 로어코어(34)중, 로어코어(34)에만 환 형상 볼록부(36)가 형성되어 있느 점에 특징이 있다.
환 형상 볼록부(36)에는 아마츄어(30)의 외경에 비하여 약간 큰 지름이 부여되어 있다. 따라서, 아마츄어(30)가 충분히 로어코어(34)에 접근하면, 환 형상 볼록부(36)의 내벽이 아마츄어(30)의 외주면과 대향되는 상황이 형성된다. 이후, 아마츄어(30)의 외주면(환 형상 볼록부(36)의 내주면과 대향되는 면)을 볼록부 대향면(38)이라고 칭한다.
어퍼코어(32) 및 로어코어(34)에는, 각각 어퍼코일(40) 및 로어코일(42)이 수납되어 있다. 또한, 어퍼코어(32) 및 로어코어(34)에는, 각각의 중심축 부근에 베어링(44, 46)이 설치되어 있다. 아마츄어 축(28)은, 베어링(44, 46)에 의해 활주운동 가능하게 유지되어 있다.
어퍼코어(32) 및 로어코어(34)의 외주에는, 코어가이드(48)가 설치되어 있다. 어퍼코어(32)와 로어코어(34)와의 상대위치는, 코어 가이드(48)에 의해 적정한 관계로 유지되어 있다. 어퍼코어(32)의 상부 및 로어코어(34)의 하부에는 각각 어퍼케이스(50) 및 로어 케이스(52)가 고정되어 있다.
어퍼 케이스(50)의 상단에는 스프링 가이드(54) 및 조정볼트(56)가 설치되어 있다. 스프링 가이드(54)의 아래측에는 어퍼 리테이너(58)가 설치되어 있다. 어퍼 리테이너(58)는, 아마츄어 축(28)의 상단에 연결되어 있다. 또한, 스프링 가이드(54)와 어퍼 리테이너(58)과의 사이에는, 어퍼 스프링(60)이 설치되어 있다. 어퍼 스프링(60)은, 어퍼 리테이너(58) 및 아마츄어 축(28)을 도 1에 있어서의 아랫측으로 향해 부가되어 있다. 아마츄어(30)의 중립위치는 조정볼트(56)에 의해 조정된다, 본 실시예에 있어서 아마츄어(30)의 중립위치는, 어퍼코어(32)와 로어코어(34)와의 사이에 있는 공간의 중앙부로 되도록 조정되어 있다.
이하, 상기 도 1 및 도 2 내지 도 9를 참조하여 전자 구동밸브(10)의 동작에 관하여 설명한다.
전자 구동밸브(10)에 있어서, 어퍼코일(40) 및 로어코일(42)의 어느것도 여자전류가 공급되지 않는 경우는, 아마츄어(30)가 그 중립위치, 즉, 어퍼코어(32)와 로어코어(34)와의 사이에 있는 공간의 중앙부에 유지된다. 아마츄어(30)가 중립위치에 유지된 상태에서, 어퍼코일(40)에 여자전류가 공급되면, 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)과의 사이의 공간에 아마츄어(30)를 어퍼코어(32)측으로 당기는 전자력이 발생한다. 이 때문에 전자 구동밸브(10)에 의하면, 어퍼코일(40)에 적당한 여자전류를 공급하는 것으로 아마츄어(30)를 어퍼코어(32)측으로 변위시키는 것이 가능하다. 밸브체(18)는, 아마츄어(30)를 어퍼 코어(32)측으로 변위시킬 수 있다. 밸브체(18)는, 아마츄어(30)가 어퍼코어(32)에 당접하기 이전에 밸브시트(19)에 착좌하며, 전체 폐쇄상태로 된다. 따라서, 전자 구동밸브(10)에 의하면, 어퍼코일(40)에 적당한 여자전류를 공급하는 것으로, 밸브체(18)를 전체 폐쇄상태로 할 수 있다.
밸브체(18)가 전체 폐쇄상태로 유지되어 있는 상황아래에서 어퍼코일(40)로 의 여자전류의 공급이 정지되면, 밸브체(18), 밸브축(20), 아마츄어 축(28) 및 아마츄어(30)는, 이후, 어퍼 스프링(60) 및 로어 스프링(26)에 부가되는 것에 의해 도 1에 있어서의 아랫측으로 변위되기 시작한다.
밸브체(18) 등의 변위에는 활주운동 마찰 등의 에너지 손실이 동반된다. 전자 구동밸브(10)에 의하면, 로어코일(42)에 여자전류를 공급하는 것에의해 상기의 에너지 손실을 보충하며, 아마츄어(30)가 로어코어(34)에 당접할때까지 밸브체(18) 등을 변위시킬 수 있다. 밸브체(18)는, 아마츄어(30)가 로어코어(34)에 당접한 시점에서 전체 개방상태로 된다.
따라서, 전자 구동밸브(10)에 의하면, 어퍼코일(40)로의 여자전류의 공급을 정지한 후, 적당한 타이밍으로 로어코일(42)로의 여자전류의 공급을 개시하는 것으로, 밸브체(18)를 전체 폐쇄상태로 할 수 있다. 전자 구동밸브(10)에 의하면, 이후, 적당한 타이밍으로 어퍼 코일(40) 및 로어 코일(42)에 적당한 여자전류를 공급하는 것으로서 적정하게 밸브체(18)를 개폐동작시킬 수 있다.
본 실시예의 전자 구동밸브(10)는, 어퍼코어(32) 및 로어코어(34)중, 로어코어(34)만이 환 형상 볼록부(36)을 구비하고 있는 점에 특징을 가지고 있다. 이하, 상기의 특징에 따른 효과에 관하여 설명한다.
도 2는 어퍼 코일(40)에 소정전류(Io)를 공급한 경우에 어퍼코어(32) 및 아마츄어(30)를 통해 환류되는 자속(ФL)의 흐름을 나타낸다. 도 2에 나타내는 자속(ФU)의 흐름은, 아마츄어(30)가 어퍼코어(32)로부터 크게 이간되어 있는 경우에 실현된다 어퍼코일(40)의 감긴수를 N, 어퍼코어(32) 및 아마츄어(30)를 포함하는 자기회로(이하, 이 자기회로를 어퍼 자기회로(62)라고 칭함)의 자기저항을 RL로 하면, 어퍼 자기회로(62)를 환류하는 자속(ФU)은 다음식과 같이 나타내진다.
ФU=(N·Io)/RU
도 3은, 로어코일(42)에 소정전류(Io)를 공급한 경우에 로어코어(34) 및 아마츄어(30)를 통해 환류하는 자속(ФL)의 흐름을 나타낸다. 도 3에 나타내는 자속 (ФL)의 흐름은 아마츄어(30)가 로어코어(34)부터 크게 이간되어 있는 경우에 실현된다. 로어코일(42)의 감긴수를 N, 로어코어(34) 및 아마츄어(30)를 포함하는 자기회로의 자기저항(이하, 이 자기회로를 로어 자기회로(64)라고 칭함)을 RL이라고 하면, 자기회로(64)를 환류하는 자속(ФL)은 다음식과 같이 나타낼 수 있다.
ФL=(N·Io)/RL
여기에서, 어퍼 자기회로(62)의 자기저항(RU)은 어퍼코어(32)와 아마츄어(30)와의 사이에 형성되는 에어갭이 작을수록 작은 값으로 된다. 마찬가지로 로어 자기회로(64)의 자기저항(RL)은, 로어코어(34)와 아마츄어(30)와의 사이에 형성되는 에어갭이 작을수록 작게된다.
본 실시예에 있어서, 로어코어(34)에는, 아마츄어(30)측에 돌출하는 환 형상 볼록부(36)가 설치되어 있다. 환 형상 볼록부(36)는, 아마츄어(30)와 로어코어(34)가 이간되어 있는 경우에, 그들 양자사이의 에어갭을 끼는 기능을 한다. 이 때문에, 아마츄어(30)가 어퍼코어(32) 및 로어코어(34)로부터 동등하게 이간되어 있는 경우는, 로어 자기회로(64)의 자기저항(RL)이 어퍼 자기회로(62)의 자기저항(RU)에 비하여 작은 값으로 된다. 따라서, 이 경우는, 로어 자기회로(64)에, 어퍼 자기회로(62)를 흐르는 자속(ФU)에 비하여 커다란 자속(ФL)이 유통된다.
전자 구동밸브(10)에 있어서, 어퍼 자기회로(62)에 자속(ФU)이 유통되고 있는 경우 및 로어 자기회로(64)에 자속(ФL)이 유통되고 있는 경우는, 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)또는 로어코어(34)와의 사이에, 어퍼 자기회로(62)의 에어갭을 끼는 방향의 흡인력 또는 로어 자기회로(64)의 에어갭을 끼는 방향의 흡인력이 작용한다.
상기의 흡인력은, 아마츄어(30)가 어퍼코어(32)또는 로어코어(34)로부터 커다랗게 이간되고 있는 상황아래에서는, 주로 아마츄어(30)를 어퍼코어(32)측으로 끌어당기는 힘으로서, 또는 아마츄어(30)를 로어코어(34)측으로 끌어당기는 힘으로서 작용한다. 또한, 상기의 흡인력은, 끼어지는 에어갭을 유통하는 자속이 클수록 큰 힘으로 된다.
그 때문에, 아마츄어(30)가 어퍼코어(32) 및 로어코어(34)로부터 동등하게 이간되어 있으며, 또한, 어퍼코일(40)을 흐르는 여자전류 및 로어코일(42)을 흐르는 여자전류가 동등하게 Io인 경우는, 아마츄어(30)와 로어코어(34)와의 사이에 , 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)와의 사이에 비하여 커다란 흡인력이 작용한다. 이하, 아마츄어(30)가 어퍼코어(32)또는 로어코어(34)로부터 크게 이간하고 있는 상황아래에서 그것들의 사이에 작용하는 흡인력을 이간시 흡인력(FF)으로 칭한다.
도 4는, 어퍼코일(40)에 소정전류(Io)를 공급한 경우에 어퍼코어(32) 및 아마츄어(30)를 통해 환류하는 자속(ФU)의 흐름을 나타낸다. 도 4에 나타내는 자속(ФU)의 흐름은, 아마츄어(30)가 어퍼코어(32)에서 약간 이간되어 있는 경우에 실현된다.
어퍼 자기회로(62)의 자기저항(RU)은 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)와의 사이에 형성되는 에어갭이 작게됨에 따라서 작은 값으로 된다. 또한, 상기 수학식 1에 나타내듯이, 어퍼 자기회로(62)를 흐르는 자속(ФU)은, 그 자기저항(RU)가 작을수록 큰 값으로 된다. 이 때문에, 도 4에 나타내듯이 아마츄어(30)가 어퍼코어(32)에 접근하고 있는 경우는, 상기 도 2에 나타내듯이 양자가 크게 이간되어 있는 경우에 비하여 어퍼 자기회로(62)에 커다란 자속(ФU)이 유통된다.
아마츄어(30)와 어퍼코어(32)와의 사이에서 수수되는 자속(ФU)은, 아마츄어(30)가 어퍼코어(32)에서 약간 이간되어 있는 상황아래에서도 주로 아마츄어(30)를 어퍼코어(32)측으로 끌어당기는 힘으로서 작용한다. 이 때문에 아마츄어(30)를 어퍼코어(32)측으로 끌어당기는 힘은, 아마츄어(30)가 어퍼코어(32)에 접근하는 과정에서, 거의 어퍼 자기회로(62)를 흐르는 자속(ФU)에 비례하여 증가한다. 이하, 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)가 근접하여 있는 상황아래에서, 아마츄어(30)를 어퍼코어(32)측으로 끌어당기는 힘을 근접히 흡인력(FN)이라고 칭한다.
도 5는, 로어코일(42)에 소정전류(Io)를 공급한 경우에 로어코어(34 및 30)를 통해 환류하는 자속(ФL)의 흐름을 나타낸다. 도 5에 나타내는 자속(ФL)의 흐름은, 아마츄어(30)가 로어코어(34)에서 약간 이간되어 있는 경우에 실현된다.
로어 자기회로(64)의 자기저항(RL)은 아마츄어(30)와 로어코어(34)와의 사이에 형성되는 에어갭이 작게됨에 따라서 작은 값으로 된다. 또한, 상기 수학식 2에 나타내듯이, 로어 자기회로(64)를 흐르는 자속(ФL)은 그 자기저항(RL)이 작게될수록 큰 값으로 된다. 이 때문에 도 5에 나타내듯이 아마츄어(30)가 로어코어(34)에 접근하고 있는 경우는, 상기 도 3에 나타내듯이 양자가 커다랗게 이간되어 있는 경우에 비하여, 로어 자기회로(64)에 커다란 자속(ФL)이 유통된다.
아마츄어(30)과 로어코어(34)와의 사이에는, 아마츄어(30)의 저면과 로어코어(34)의 상면과의 사이에 형성되는 에어갭(이하, 축방향 에어갭이라고 칭함)을 끼어 자속이 수수됨과 동시에 아마츄어(30)의 볼록부 대향면(38)과 로어코어(34)의 환 형상 볼록부(36)와의 사이에 형성되는 에어갭(이하, 지름방향 에어갭이라고 칭함)을 거쳐도 자속이 수수된다.
축방향 에어갭을 통해 수수되는 자속은 항상 아마츄어(30)를 로어코어(34)측으로 끌어당기는 힘으로서 작용한다. 한편, 지름방향 에어갭을 통해 수수된느 자속은, 도 5에 나타내듯이 볼록부 대향면(38)과 환 형상 볼록부(36)의 내벽등이 대향하는 정도로 아마츄어(30)와 로어코어(34)가 접근되어 있는 상황아래에서는, 아마츄어(30)에 대하여 어떠한 아마츄어(30)를 로어코어(34)측으로 부가하지 않는 방향(지름방향)으로 작용한다. 이 때문에, 아마츄어(30)와 로어코어(34)가 근접하고 있는 상황아래에서 아마츄어(30)를 로어코어(34)로 끌어당기는 힘(근접시 흡인력(FN))은, 축방향 에어갭을 흐르는 자속이 클수록 큰 값으로 된다.
축방향 에어갭은, 아마츄어(30)가 로어코어(34)에 접근하는 과정으로, 아마츄어(30)의 변위량에 비례하여 감소하며, 아마츄어(30)가 로어코어(34)에 당접하는 것에의해 최소값 0에 도달한다. 한편, 지름방향 에어갭은, 아마츄어(30)가 로어코어(34)에 접근하는 과정에서 볼록부 대향면(38)의 하단부가 환 형상 볼록부(36)의 상단부에 도달한 시점에서 최소값(GMIN)에 달한다. 따라서, 볼록부 대향면(38)의 하단부가 환 형상 볼록부(36)의 상단부에 도달한후, 축방향 에어갭이 GMIN이하로 될 때까지는, 지름방향 에어갭이 축방향 에어갭에 비하여 작은 상태가 형성된다.
로어 자기회로(64)를 흐르는 자속(ФL)은, 자기저항이 작은 경로를 통해 유통되도록 한다. 이 때문에, 아마츄어(30)가 로어코어(34)에 접근하는 과정에서, 지름방향 에어갭이 축방향 에어갭에 비하여 작은 상황아래에서는, 로어 자기회로(64)를 흐르는 자속(ФL)이, 많은량이 지름방향 에어갭을 통해 유통된다. 이 경우, 근접시 흡인력(FN)은, 자속(ФL)에 대하여 비교적 작은 값으로 된다. 또한, 이 경우, 근접시 흡인력(FN)은, 아마츄어(30)가 로어코어(34)에 접근하는 과정에서 비교적 완만한 변화를 나타낸다.
따라서, 전자 구동밸브(10)에 있어서, 아마츄어(30)와 로어코어(34)와의 사이에 작용하는 근접시 흡인력(FN)(이하, 로어 근접시 흡인력이라고 칭함)은, 아마츄어(30)와 로어코어(34)와의 사이에 작용하는 근접시 흡인력(FN)(이하, 어퍼 근접시 흡인력이라고 칭함)에 비하여 작은 값으로 된다. 또한, 아마츄어(30)가 로어코어(34)에 접근하는 과정에서 로어 근접시 흡인력에 발생하는 변화는, 아마츄어(30)가 어퍼코어(32)에 접근하는 과정에서 어퍼 근접시 흡인력에 발생하는 변화에 비하여 완만하게 된다.
도 6은, 어퍼코일(40)에 소정전류(Io)를 공급한 경우에 어퍼코어(32) 및 아마츄어(30)를 통해 환류하는 자속(ФU)의 흐름을 나타낸다. 도 6에 나타내는 자속(ФU)의 흐름은, 아마츄어(30)가 어퍼코어(32)에 당접하고 있는 경우에 실현된다.
어퍼 자기회로(62)의 자기저항(RU)은 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)등이 당접하고 있는 경우에 최소값으로 된다. 이 경우, 어퍼 자기회로(62)에는, 여자 전류(Io)에 대한 최대의 자속(ФUMAX)가 유통함과 동시에, 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)와의 사이에는, 여자전류(Io)에 대한 최대의 흡인력이 발생한다. 이하, 이 흡인력을 당접시 흡인력(Fc)라고 칭한다.
도 7은, 로어코일(42)에 소정전류(Io)를 공급한 경우에 로어코어(34) 및 아마츄어(30)를 통해 환류하는 자속(ФL)의 흐름을 나타낸다. 도 7에 나타내는 자속(ФL)의 흐름은, 아마츄어(30)가 로어코어(34)에 당접하고 있는 경우에 실현된다.
로어 자기회로(64)의 자기저항(RL)은 아마츄어(30)와 로어코어(34)가 당접하고 있는 경우에 최소값으로 된다. 이 경우, 로어 자기회로(64)에는, 여자전류(Io)에 대하여 최대의 자속(ФLMAX)가 유통된다. 본 실시예에 있어서, 아마츄어(30)의 볼록부 대향면(38)과 로어코어(34)의 환 형상 볼록부(36)와의 사이에는, 항상 최소값(GMIN)이상의 에어갭이 형성된다. 따라서, 아마츄어(30)와 로어코어(34)가 당접하는 경우는, 자속(ФL)의 거의 전체가 아마츄어(30)의 저면과 로어코어(34)의 상면와의 사이에서 수수된다. 이 경우, 아마츄어(30)와 로어코어(34)와의 사이에는, 여자전류(Io)에 대하여, 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)와의 사이에 작용하는 당접시 흡인력(Fc)과 거의 동등하게 당접시 흡인력(Fc)이 작용한다.
도 8은, 밸브체(18)의 스트로크에 대한 전자 구동밸브(10)의 특성을 나타낸다. 도 8중에 나타내는 곡선(A)은, 어퍼코일(40)에 여자전류(Io)를 공급하며 밸브체(18)를 중립위치와 전체 폐쇄위치와의 사이에서 변위시킨 경우에, 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)와의 사이에 작용하는 흡인력을 나타낸다. 또한, 도 8중에 나타내는 곡선(B)은, 로어코일(42)에 여자전류(Io)를 공급하면서 밸브체(18)를 중립위치로 전체 폐쇄위치와의 사이에서 변위시킨 경우에 아마츄어(30)와 로어코어(34)와의 사이에 작용하는 흡인력을 나타낸다. 또한, 도 8중에 나타내는 직선(C)은, 밸브체(18)를 중립위치로 전체 개방위치와의 사이, 또는 중립위치와 전체 폐쇄위치와의 사이에서 변위시킨 경우에 어퍼 스프링(60) 및 로어 스프링(26)이 발하는 스프링력을 나타낸다.
상술한것과 같이 어퍼코일(40)과 로어코일(42)에 동등한 여자전류(Io)가 공급되는 경우, 이간시 흡인력(FF)은, 아마츄어(30)와 로어코어(34)와의 사이에 있어서, 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)와의 사이에 비하여 커다란 값으로 된다. 또한, 근접시 흡인력(FN)은, 아마츄어(30)와 로어코어(34)와의 사이에 있어서, 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)와의 사이에 비하여 작은 값으로 된다. 또한 당접시 흡인력(Fc)은, 아마츄어(30)와 로어코어(34)와의 사이 및 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)와의 사이에서 거의 동등하게 된다.
이 때문에, 곡선(A)에 나타내듯이, 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)와의 사이에 작용하는 흡인력은, 밸브체(18)가 중립위치 근방에 위치하는 경우에 비교적 작으며, 밸브체(18)가 전체 개방위치에 가까울수록 비교적 급격하게 증가하는 경향을 나타낸다. 한편, 곡선(B)에 나타내듯이, 아마츄어(30)와 로어코어(34)와의 사이에 작용하는 흡인력은, 밸브체(18)가 중립위치 근방에 위치하는 경우에 비교적 커다랗게 밸브체(18)가 전체 개방위치로 가까워짐에 따라서 비교적 완만하게 증가하는 경향을 나타낸다.
상술하였듯이, 전자 구동밸브(10)는, 내연기관의 배기밸브로서 사용되어 진다. 따라서, 전자 구동밸브(10)는, 연소실(16)에 고압의 연소압이 잔존하는 상황아래에서 밸브체(18)를 밸브개방 시키도록 하며, 그 연소압이 배출된 후에 밸브체(18)를 폐쇄밸브시키도록 한다. 연소실(16)에 고압의 연소압이 잔존하는 상황아래에서는, 밸브체(18)가 개방밸브 방향으로 변위하는 경우에 밸브체(18)에 커다란 부하가 가해진다. 한편, 그후 밸브체(18)가 폐쇄 밸브방향으로 변위하는 경우에는 밸브체(18)에 그만큼 커다란 부하가 가해지지 않는다.
전자 구동밸브(10)에 있어서, 전체 폐쇄위치에 유지되어 있는 밸브체(18)는, 어퍼코일(40)로의 여자전류의 공급이 정지된후, 어퍼 스프링(60) 및 로어 스프링(26)에 부가되는 것에의해 개방 밸브방향으로 변위된다. 마찬가지로, 전자 구동밸브(10)에 있어서, 전체 개방위치로 유지되어 있는 밸브체(18)는, 로어코일(42)로의 여자전류의 공급이 정지된후, 어퍼 스프링(60) 및 로어 스프링(26)에 부가되는 것에의해 폐쇄 밸브방향으로 변위한다.
도 8중에 D를 병기하여 나타내는 개방밸브시 최대 도달위치는, 개방밸브시에 밸브체(18)가 어퍼 스프링(60) 및 로어 스프링(26)에 부가되는 것에 의해 도달되는 위치를 나타낸다. 또한, 도 8중에 E를 병기하여 나타내는 폐쇄밸브시 최대 도달위치는, 폐쇄밸브시에 밸브체(18)가 어퍼 스프링(60) 및 로어 스프링(26)에 부가되는 것에 의해 도달하는 위치는 나타낸다. 밸브체(18)의 개방밸브시에는 상기와 같이 폐쇄밸브시에 비하여 커다란 부하가 발생한다. 이 때문에 개방밸브시 최대 도달위치(D)는, 폐쇄밸브시 최대 도달위치(E)에 비하여 중립점측에 편중한 위치로 된다.
밸브체(18)를 적정하게 전체 개방위치로 변위시키기 위해서는, 밸브체(18)가 개방밸브시 최대 도달위치(D)에 위치하는 경우에, 아마츄어(30)와 로어코어(34)와의 사이에 어퍼 스프링(60) 및 로어 스프링(26)이 발하는 스프링력(밸브체(18)를 중립위치로 부가하는 스프링력)에 이기는 흡인력이 발생할 필요가 있다. 도 8에 있어서 곡선(B)직선(C)에 나타내듯이, 전자 구동밸브(10)에 있어서는 상기의 요구가 만족되어 있다. 따라서, 전자 구동밸브(10)에 의하면, 밸브체(18)를 적절하게 전체 개방위치까지 변위시키는 것이 가능하다.
그런데, 밸브체(18)가 어퍼코어(32)측에 개방밸브시 최대 도달위치(D)와 동등한 거리만큼 스트로크되어 있는 경우에, 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)와의 사이에 작용하는 흡인력은, 그 경우에 어퍼 스프링(60) 및 로어 스프링(26)이 발생하는 스프링력에 비하여 작은 값으로 된다. 따라서, 로어코어(34)의 구성이 어퍼코어(32)의 구성과 동일한 경우는, 즉, 로어코어(34)가 환 형상 볼록부(36)를 구비하지 않은 경우는, 로어코일(42)에 여자전류(Io)를 공급하는 것에서는, 밸브체(18)를 적정하게 전체 폐쇄위치까지 변위시키는 것은 불가능하다. 이 점으로, 전자 구동밸브(10)는, 적은 소비전력으로 밸브체(18)를 전체 페쇄위치까지 변위시킬 수 있는 특성을 가지고 있다.
밸브체(18)를 적정하게 전체 폐쇄위치로 변위시키기 위해서는, 밸브체(18)가 폐쇄 밸브시 최대 도달위치(E)에 위치하는 경우에, 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)와의 사이에 어퍼 스프링(60) 및 로어 스프링(26)이 발하는 스프링력(밸브체(18)를 중립위치로 부가하는 스프링력)에 이기는 흡인력이 발생할 필요가 있다. 도 8에 있어서, 곡선(A) 및 직선(C)에 나타내듯이, 전자 구동밸브(10)에 있어서는, 상기의 요구가 만족되어 있다. 따라서, 전자 구동밸브(10)에 의하면, 밸브체(18)를 적정하게 전체 폐쇄위치까지 변위시키는 것이 가능하다.
그런데, 전자 구동밸브(10)의 밸브체(18)는, 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)와의 사이에 작용하는 흡인력이 밸브체(18)가 폐쇄밸브시 최대 도달위치(E)에 도달할 때까지의 기간중에 어떠한 작은 값이라도, 밸브체(18)가 개방밸브시 최대 도달위치(E)에 도달한 시점에서 상기의 조건이 만족되어 있다면, 적정하게 전체 폐쇄위치까지 변위된다. 도 8에 나타내듯이, 어퍼코일(40)에 여자전류(Io)를 공급하면, 밸브체(18)가 폐쇄밸브시 최대 도달위치(E)로 된 시점에서 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)와의 사이에 어퍼 스프링(60) 및 로어 스프링(26)의 발하는 스프링력에 비하여 충분히 커다란 흡인력이 발생한다. 따라서, 전자 구동밸브(10)에 의하면, 어퍼코일(40)에 공급하는 여자전류를 소정값(Io)에 비하여 작은 값으로 하여도 적정하게 밸브체(18)를 전체 폐쇄위치까지 변위시키는 것이 가능하다.
도 8에 있어서 곡선(A) 및 곡선(B)에 나타내듯이 여자전류(Io)에 대하여 커다란 근접시 흡인력(FN)을 발생시키는 상태로서는, 어퍼코어(32)의 구조가 로어코어(34)의 구조에 비하여 적절하게 되어 있다. 따라서, 밸브체(18)가 폐쇄밸브시 최대 도달위치(E)에 위치하는 경우에, 어퍼 스프링(60) 및 로어 스프링(26)의 발하는 스프링력에 이기는 흡인력을 적은 소비전력으로 발생시키는 상태에서는, 어퍼코어(32)의 구조가 로어코어(34)의 구조에 비하여 적합하게 되어 있다. 본 실시예에 있어서, 어퍼코일(40)에 공급되는 여자전류는, 밸브체(18)가 폐쇄밸브시 최대 도달위치(E)에 위치하는 경우에, 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)와의 사이에 어퍼 스프링(60) 및 로어 스프링(26)의 발하는 스프링력에 약간 이기는 흡인력을 발생시키는 값으로 설정되어 있다. 이 때문에, 전자 구동밸브(10)에 의하면, 밸브체(18)를 전체 폐쇄위치로 변위시키는 경우에 우수한 전력특성의 절약을 실현하는 것이 가능하다.
내연기관의 작동중에는, 밸브체(18)를 전체 폐쇄위치 또는 전체 개방위치로 유지할 필요가 발생한다. 전자 구동밸브(10)에 의하면, 밸브체(18)가 전체 폐쇄위치 또는 전체 개방위치에 도달한 후에, 즉, 아마츄어(30)가 로어코어(34)또는 어퍼코어(32)에 도달한 후에, 로어코일(42)또는 어퍼코일(40)에 적당한 여자전류를 공급하는 것으로, 밸브체(18)를 전체 폐쇄위치 또는 전체 개방위치로 유지하는 것이 가능하다.
상술한 것과 같이, 아마츄어(30)와 어퍼코어(32)와의 사이 및 아마츄어(30)와 로어코어(34)와의 사이에는, 여자전류(Io)에 대하여 거의 동등한 당접시 흡인력(Fc)이 발생한다. 따라서, 전자 구동밸브(10)에 의하면, 밸브체(18)를 전체 폐쇄위치로 유지하는 경우이외에 밸브체(18)를 전체 개방위치로 유지하는 경우에 있어서도, 우수하게 전력특성을 절약하는 것을 실현하는 것이 가능하다.
상기와 같이, 본 실시예의 전자 구동밸브(10)의 특성은, 밸브체(18)가 개폐하는 시기와 내연기관의 작동상태와의 관계를 고려하여 설정되어 있다. 이 때문에 전자 구동밸브(10)에 의하면, 내연기관의 작동중에 우수한 전력특성을 절약하는 것을 실현할 수 있으며, 적정하게 밸브체(18)를 개폐동작 시키는 것이 가능하다.
그런데, 상기의 실시예에 있어서는, 어퍼코어(32)에는 볼록부를 설치하지 않은 것으로 하고 있지만, 본 발명은 그것에 한정되는 것이아닌, 어퍼코어(32)에 환 형상 볼록부(36)에 비하여 작은 볼록부를 설치하는 것으로 하여도 좋다.
이어서, 도 9를 참조하여 본 발명의 제 2실시예의 전자 구동밸브에 관하여 설명한다.
도 9는 본 실시예의 전자 구동밸브에 있어서의 아마츄어의 근방을 나타내는 단면도를 나타낸다. 또한, 도 9에 있어서, 상기 도 1에 나타내는 구성부분과 동일한 부분에 관해서는, 동일한 부호를 병기하여 그 설명을 생략한다.
본 실시예의 전자 구동밸브는, 상기 도 1에 나타내는 구성에 있어서, 로어코어(34) 및 아마츄어 축(28)을 도 9에 나타내는 로어코어(70) 및 아마츄어 축(72)으로 변경하는 것으로서 실현된다. 로어코어(70)는, 아마츄어 축(72)을 감는 부위에 환 형상 볼록부(74)를 구비하고 있다. 한편, 아마츄어 축(72)에는, 아마츄어(30)와의 결합부에 있어서, 환 형상 볼록부(74)를 수납하기 위한 오목부(76)가 설치되어 있다.
아마츄어 축(72)에 오목부(76)가 설치된 결과, 아마츄어(30)의 내주면에는, 볼록부 대향면(78)이 형성되어 있다. 아마츄어(30)의 볼록부 대향면(78)은, 아마츄어(30)와 로어코어(70)가 근접하고 있는 경우에 있어서, 환 형상 볼록부(74)의 외주면에 대향한다. 아마츄어(30)의 내경은, 환 형상 볼록부(74)의 외경에 비하여 약간 크게 설정되어 있다. 이 때문에 볼록부 대향면(78)과 환 형상 볼록부(74)와의 사이에는 항상 소정의 공간(틈)이 확보된다.
본 실시예의 전자 구동밸브에 있어서, 환 형상 볼록부(74) 및 볼록부 대향면(78)은, 제 1실시예에 있어서의 환 형상 볼록부(36) 및 볼록부 대향면(38)과 동일하게 기능한다. 따라서, 본 실시예의 전자 구동밸브에 의하면, 제 1실시예의 전자 구동밸브(10)와 동일하게 내연기관의 작동중에 우수한 전력절감 특성을 실현하며, 적정하게 밸브체(18)를 개폐동작 시키는 것이 가능하다.
이어서, 도 10을 참조하여 본 발명의 제 3실시예의 전자 구동밸브에 관하여 설명한다.
도 10은, 본 실시예의 전자 구동밸브에 있어서의 아마츄어의 근방을 나타내는 단면도를 나타낸다. 또한, 도 10에 있어서 상기 도 1에 나타내는 구성부분과 동일한 부분에 관해서는 동일한 부호를 병기하여 그 설명을 생략한다.
본 실시예의 전자 구동밸브는, 상기 도 1에 나타내는 구성에 있어서, 로어코어(34) 및 아마츄어(30)를 도 10에 나타내는 로어코어(80) 및 아마츄어(82)로 변경하는 것으로서 실현된다. 로어코어(80)는, 그 최외주 부분에 제 1 환 형상 볼록부(84)를 구비함과 동시에, 제 1환 형상 볼록부(84)의 내주측에 환 형상 홈(86)을 구비하고 있다. 제 1환 형상 볼록부(84)의 내주면에는 제 1볼록부 대향면(87)이 형성되어 있다. 한편, 아마츄어(82)는 그 최외주면에 제 2환 형상 볼록부(88)를 구비하고 있다. 제 2환 형상 볼록부(88)의 외주면에는 제 2볼록부 대향면(90)이 형성되어 있다.
제 2환 형상 볼록부(88)는, 아마츄어(82)와 로어코어(80)등이 근접하는 경우에, 로어코어(80)의 환 형상 홈(86)과 결합되도록 또한, 제 2볼록부 대향면(90)이 제 1환 형상 볼록부(84)의 내벽과 대향하도록 즉, 제 2환 형상 볼록부(88)의 외주면이 제 1볼록부 대향면(87)과 대향하도록 설치되어 있다. 아마츄어(82)의 외경은, 제 1 환 형상 볼록부(84)의 외경에 비하여 약간 작게 설정되어 있다. 이 때문에, 제 2환 형상 볼록부(88)와 제 1볼록부 대향면(87)와의 사이에는, 즉, 제 1환 형상 볼록부(84)와 제 2볼록부 대향면(90)과의 사이에는 항상 소정의 공간이 확보된다.
본 실시예의 전자 구동밸브에 있어서, 제 1환 형상 볼록부(84) 및 제 2환 형상 볼록부(88)는, 제 1실시예에 있어서의 환 형상 볼록부(36)와 동일하게 기능한다. 또한, 본 실시예의 전자 구동밸브에 있어서, 제 1볼록부 대향면(87) 및 제 2볼록부 대향면(90)은, 제 1실시예에 있어서의 볼록부 대향면(38)과 동일하게 기능한다. 따라서, 본 실시예의 전자 구동밸브에 의하면, 제 1실시예의 전자 구동밸브(10)와 마찬가지로, 내연기관의 작동중에 우수한 전력 절약특성을 실현하며, 적정하게 밸브체(18)를 개폐동작 시킬 수 있다.
그런데, 상기의 실시예에 있어서는, 아마츄어(82)로부터 어퍼코어(32)측에 돌출하는 볼록부를 설치하지 않는 것으로 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니며, 아마츄어(82)의 어퍼코어(32)측에 제 2환 형상 볼록부(88)에 비하여 작은 볼록부를 설치하여도 좋다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는, 로어코어(80) 및 아마츄어(82)의 양쪽에 제 1, 제 2의 환 형상 볼록부를 설치한 것으로 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이아닌 아마츄어(82)측에만 환 형상 볼록부를 설치하는 것으로 하여도 좋다.
이어서, 도 11을 참조한 본 발명의 제 4실시예에 관하여 설명한다.
도 11은, 본 실시예의 전자 구동밸브(170)의 전체 구성도를 나타낸다. 본 실시예의 전자 구동밸브(170)은 흡기밸브(172)를 구비하고 있는 점 및 어퍼코어917)에만 환 형상 볼록부(176)를 설히한 점에 특징을 가지고 있다. 또한, 도 11에 있어서, 상기 도 1에 나타내는 구성부분과 동일한 부분에는, 동일의 부호를 병기하여 그 설명을 생략 또는 간략화한다. 실린더 헤드(12)에는, 흡기포트(180)가 형성되어 있다. 흡기포트(180)에는, 밸브시트(182)가 설치되어 있다. 흡기밸브(172)는, 밸브시트(182)에 착좌하는 것에의해 흡기포트(180)를 차단상태로 하며, 밸브시트(182)로부터 떨어지는 것에의해 흡기포트(180)를 도통상태로 한다.
흡기밸브(172)의 개방 밸브동작은, 배기밸브의 개방 밸브동작과 다르며, 연소실(16)에 연소압이 잔존하지 않는 상황아래에서 행해진다. 이 때문에, 흡기밸브(172)의 동작을 방해하는 외력은, 개방 밸브동작시와 폐쇄 밸브동작시에서 크게 상이하지 않다. 따라서, 외력에 기인하는 진폭의 감쇄량은, 흡기밸브(172)의 개방 밸브동작시와, 폐쇄 밸브동작시에서 거의 동등하게 된다.
전자 구동밸브(170)은, 밸브축(184) 등의 열팽창에 영향되는 것이 아닌, 확실하게 흡기밸브(172)가 밸브시트(182)에 착좌되도록 구성되어 있다. 즉, 전자 구동밸브(170)은, 밸브축(184) 등에 열팽창이 발생하여도 항상 아마츄어(30)가 어퍼코어(174)에 도달하기 전에 흡기밸브(172)가 밸브시트(182)에 도달하도록 구성되어 있다. 이 때문에 전자 구동밸브(170)에 있어서는, 아마츄어(30)가 어퍼코일(40)로 끌려지는 과정에서 흡기밸브(172)가 밸브시트(182)에 착좌한 후, 아마츄어(30) 및 아마츄어 축(28)만이 밸브축(184)로부터 분리되어 어퍼코일(40)로 향해 동작하는 상황이 발생된다.
전자 구동밸브(170)에 있어서, 어퍼 리테이너(58)는, 아마츄어 축(28)에 고정되어 있다. 이 때문에, 어퍼 스프링(60)의 스프링력은 직접적으로 아마츄어 축(28)에 전달된다. 한편, 로어 리테이너(24)는, 밸브축(184)에 고정되어 있다.
이 때문에, 로어 스프링(26)의 스프링력은 밸브축(184)를 통해 간접적으로 아마츄어 축(28)에 도달된다.
상술하듯이, 전자 구동밸브(170)에 있어서는, 아마츄어(30)가 어퍼 코일(40)의 근방으로 도달한 후, 아마츄어 축(28)이 밸브축(184)으로부터 분리되는 상황이 발생된다. 이러한 상황아래에서는, 로어 스프링(26)의 스프링력이 아마츄어 축(28)에 전달되지 않는다. 아마츄어 축(28)에 어퍼 스프링(60)의 스프링력만이 전달되는 사태가 발생된다.
어퍼 스프링(60)은, 아마츄어(30)를 로어 코일(42)로 향하여 부가하는 스프링력을 발생한다. 이 때문에 아마츄어 축(28)에 어퍼 스프링(60)의 발하는 스프링력만이 작용하는 상황아래에서는 어퍼 코일(40)로 향하는 아마츄어(30)의 진폭에 급격한 감쇄가 발생한다.
아마츄어(30)가 로어코일(42)로 향하여 동작하는 과정에서는, 아마츄어(30)가 어퍼코일(40)에서 떨어진 후, 아마츄어(30)가 로어코일(42)에 도달할 때까지 항상 아마츄어 축(28)에 어퍼 스프링(60)의 스프링력 및 로어 스프링(26)의 스프링력의 양쪽이 작용한다. 이 때문에 아마츄어(30)가 로어 코일(42)로 향하여 동작하는 과정에서는, 아마츄어(30)의 진폭에 급격한 감쇄가 발생하는 일은 없다.
이와같이, 전자 구동밸브(170)에 있어서 어퍼 스프링(60)의 스프링력 및 로어 스프링(26)의 스프링력은, 아마츄어(30)가 어퍼코일(40)로 향하여 동작하는 경우에 아마츄어(30)가 로어코일(42)로 향해 동작하는 경우와 비교하여 커다랗게 아마츄어 축(28)의 진폭을 감쇄시킨다. 이 때문에, 흡기밸브(172)의 진폭은, 폐쇄 밸브동작시에 개방 밸브 동작시와 비교하여 커다랗게 감쇄되기 쉽다.
본 실시예의 전자 구동밸브(170)에 있어서, 어퍼코어(174)는, 아마츄어(30)를 감는 부위에 환 형상 볼록부(176)를 구비하고 있다. 따라서, 아마츄어(30)와 어퍼 코어(174)와의 사이에 작용하는 흡인력은, 흡기밸브(172)가 중립위치 근방에 위치하는 경우와 비교하여 비교적 크며, 상술한 감쇄량의 차를 상쇄할 수 있다. 이 때문에 전자 구동밸브(170)에 의하면, 내연기관의 작동중에 우수한 전력 절약특성을 실현하면서 적정하게 밸브체를 개폐동작 시킬 수 있다.
도 12는, 본 발명의 제 5실시예인 전자 구동밸브(100)의 전체 구성도를 나타낸다. 본 실시예의 전자 구동밸브(100)는, 내연기관의 배기밸브(102)를 구비하고 있다. 배기밸브(102)는, 내연기관의 연소실내로 노출하도록 실린더 헤드(104)에 설치되어 있다. 실린더 헤드(104)에는, 배기포트(106)가 설치되어 있다. 배기포트(106)에는, 배기밸브(102)에 대한 밸브시트(108)가 형성되어 있다. 배기포트(106)는, 배기밸브(102)가 밸브시트(108)로부터 떨어지는 것에의해 도통상태로 되며, 또한, 배기밸브(102)가 밸브시트(108)에 착좌하는 것에 의해 차단상태로 된다.
배기밸브(102)에는, 밸브축(110)이 고정되어 있다. 밸브축(110)은, 밸브 가이드(112)에 의해 축방향으로 활주운동 가능하게 유지되어 있다. 밸브 가이드(112)는, 실린더 헤드(104)로 지지되어 있다. 또한, 밸브축(110)의 상단부에는, 로어 리테이터(114)가 고정되어 있다. 로어 리테이너(114)의 아랫측에는 로어 스프링(116) 및 스프링 시트(118)가 설치되어 있다. 로어 스프링(116)은, 로어 리테이너(114)를 도 12에 있어서의 윗측으로 향해 부가하고 있다.
밸브축(110)의 상부에는 비자성 재료로 구성된 아마츄어 축(120)가 설치되어 있다. 아마츄어 축(120)의 상단부에는, 어퍼 리테이너(122)가 고정되어 있다. 어퍼 리테이너(122)의 상부에는, 어퍼 스프링(124)이 설치되어 있다. 어퍼 스프링(124)은, 어퍼 리테이너(122)를 도 12에 있어서의 아랫측으로 향해 부가하고 있다.
어퍼 스프링(124)의 상단부는, 스프링 홀더(124)에 의해 유지되어 있다. 또한, 스프링 홀더(124)의 상부에는, 조정볼트(126)가 설치되어 있다. 조정볼트(126)는, 어퍼 캡(128)에 장착되어 있다.
아마츄어 축(120)에는, 아마츄어(132)가 접합되어 있다. 아마츄어(132)는, 자성재료로서 구성된 환 형상의 부재이다. 아마츄어(132)의 상하에는, 제 1전자석(134) 및 제 2전자석(136)이 설치되어 있다. 제 1전자석(134)은, 어퍼코일(138) 및 어퍼코어(140)를 구비하고 있다. 또한, 제 2전자석(136)은, 로어코일(142) 및 로어코어(144)를 구비하고 있다. 제 1전자석(134) 및 제 2전자석(136)은, 하우징 플레이트(130)에 의해 소정의 위치관계로 유지되어 있다.
전자 구동밸브(100)에 있어서, 아마츄어(132)는, 어퍼 스프링(124)이 아마츄어 축(120)을 아랫측으로 향해 부가되는 것에 의해 또한, 로어 스프링(116)이 밸브축(112)을 윗측으로 향해 부가하는 것에의해 중립 위치로 부가되어 있다. 아마츄어(132)의 중립위치는, 조정볼트(126)에 의해 조정할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 전자 구동밸브(100)는, 아마츄어(132)의 중립위치가 어퍼코어(140)와 로어코어(144)의 중간위치보다 소정 길이만큼 로어코어(144)측으로 치우친 위치에 설정되어 있는 점에 특징을 가지고 있다. 또한, 이하에 기재에 있어서는, 어퍼코어(140)와 아마츄어(132)의 중립위치와의 거리를 XL로, 또한, 로어코어(144)와 아마츄어(132)의 중립위치와의 거리를 XS(〈XL)로 한다.
이하, 전자 구동밸브(100)의 동작과 함께, 상기의 특징부에 기인하여 얻어지는 효과에 관하여 설명한다.
전자 구동밸브(100)에 있어서, 어퍼코일(138) 및 로어코일(142)의 어떤것에도 여자전류가 공급되어 있지 않은 경우는, 아마츄어(132)가 중립위치로 유지된다. 이 경우, 배기밸브(102)는 전체 개방상태와 전체 폐쇄상태의 사이의 상태로 된다. 이러한 상황아래에서 어퍼코일(138)에 여자전류가 공급되면, 제 1전자석(134)과 아마츄어(132)와의 사이에는, 아마츄어(132)를 제 1전자석(134)측으로 끌어당기는 전자력이 발생한다.
이 때문에, 전자 구동밸브(100)에 의하면, 어퍼코일(138)에 적당한 여자전류를 공급하는 것으로서, 아마츄어(132)를 제 1전자석(134)측으로 동작시킬수 있다. 아마츄어 축(120)은, 아마츄어(132)가 어퍼코어(140)와 충돌할때까지 제 1전자석(134)측으로 동작할 수 있다. 전자 구동밸브(100)는, 밸브축(110)의 열팽창 등에 영향되는 일은 없으며, 아마츄어(132)가 어퍼코어(140)에 도달하기 전에 확실하게 배기밸브(102)가 밸브시트(108)에 착좌하도록 구성되어 있다. 이 때문에 전자 구동밸브(100)에 의하면, 어퍼코일(138)에 적당한 여자전류를 공급하는 것으로서, 확실하게 배기밸브(102)를 전체 폐쇄상태로 할 수 있다.
아마츄어(132)가 제 1전자석(134)에 흡작되어 있는 경우, 어퍼 스프링(128)의 축길이 및 로어 스프링(116)의 축길이는, 아마츄어(132)가 중립위치로 유지되어 있는 경우와 비교하여 거의 소정 길이 XL만큼 축소 또는 신장된다. 이 경우, 어퍼 스프링(128) 및 로어 스프링(116)의 스프링 정수를 K로 하면, 어퍼 스프링(128) 및 로어 스프링(116)에 저장되는 에너지(EU)는 다음식 3과 같이 나타날 수 있다.
EU = K·XL2/ 2
아마츄어(132)가 제 1전자석(134)에 흡착되어 있는 상황아래에서 어퍼코일(138)로의 여자전류의 공급이 정지되면, 이후, 아마츄어 축(120), 밸브축(110) 및 배기밸브(102)는, 어퍼 스프링(124) 및 로어 스프링(116)의 스프링력에 기인하여 개방 밸브방향으로 동작을 한다. 상기의 동작에는, 활주운동 마출 등에 기인하는 에너지 손실이 발생한다. 이 때문에, 배기밸브(102)의 진폭은, 배기밸브(102)가 개방 밸브방향으로 동작하는 과정인 정도 감쇄된다.
전자 구동밸브(100)에 있어서는, 로어코일(142)에 여자전류를 공급하는 것으로서, 제 2전자석(136)과 아마츄어(132)와의 사이에 아마츄어(132)를 제 2전자석(136)측으로 끌어당기는 전자력이 발생한다. 이 때문에 전자 구동밸브(100)에의하면, 어퍼코일(134)로의 여자전류의 공급을 정지한후, 적당한 타이밍으로 로어코일(142)로 여자전류를 공급하는 것으로서, 상술한 지폭의 감쇄를 보충하며 아마츄어(132)를 제 2전자석(136)까지 동작시킬 수 있다.
배기밸브(102)는, 아마츄어(132)가 제 2전자석(136)과 당접하는 경우에 전체 개방상태로 된다. 따라서, 전자 구동밸브(100)에 의하면, 어퍼코일(138)로의 여자전류의 공급을 정지한 후, 적당한 시기에 로어코일(142)로의 여자전류의 공급을 개시하는 것으로서 배기밸브(102)를 전체 폐쇄상태로부터 전체 개방상태로 변화시킬 수 있다.
아마츄어(132)가 제 2전자석(136)에 흡착되어 있는 경우,어퍼 스프링(128)의 폭길이 및 로어 스프링(116)의 폭길이는, 아마츄어(132)가 중립위치로 유지되어 있는 경우에 비하여 거의 소정길이(XS)만큼 신장 또는 축소된다. 이 경우, 어퍼 스프링(128) 및 로어 스프링(16)의 스프링 정수를 K로 하면, 어퍼 스프링(128) 및 로어 스프링(116)에 저장되는 에너지(EL)는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
EL = K·XS2/ 2
아마츄어(132)가 제 2전자석(136)에 흡착되어 있는 상황아래에서 로어코일(142)로의 여자전류의 공급이 정지되면, 이후, 아마츄어 축(120), 밸브축(110) 및 배기밸브(102)는, 어퍼 스프링(124) 및 로어 스프링(116)의 스프링력에 기인하여 폐쇄 밸브방향으로 동작한다. 상기의 동작에는, 미끄럼운동 마찰 등에 기인한느 에너지 손실이 발생한다. 이 때문에 배기밸브(102)의 진폭은, 배기밸브(102)가 폐쇄방향으로 동작하는 과정인 과정 감쇄된다.
전자 구동밸브(100)에 의하면, 로어코일(142)로의 여자전류의 공급을 정지한 후, 적당한 시기에 어퍼코일(138)로의 여자전류의 공급을 개시하는 것으로서, 상기의 감쇄를 보충하여 아마츄어(132)를 제 1전자석(134)까지 동작시킬 수 있다. 이 때문에 전자 구동밸브(100)에 의하면, 어퍼코일(124) 및 로어코일(130)에 서로 여자전류를 공급하는 것으로서, 배기밸브(102)를 적정하게 개페동작 시킬 수 있다.
그런데, 내연기관에 있어서, 배기밸브(102)의 개방밸브 동작은, 연소실에 고압의 연소압이 잔존하고 있는 상황아래에서 행해진다. 이 때문에 배기밸브(102)의 진폭은, 배기밸브(102)가 개방 밸브방향으로 동작하는 경우에, 배기밸브(102)가 폐쇄 밸브방향으로 동작하는 경우에 비하여 커다랗게 감쇄된다. 따라서, 배기밸브(102)의 개방밸브 동작시와 폐쇄 밸브동작시에 동등한 동작특성을 얻기 위해서는, 개방 밸브동작시에 폐쇄 밸브동작시에 비하여 커다란 에너지로서 배기밸브(102)를 부가하는 것이 필요하다.
상술하였듯이, 본 실시예의 전자 구동밸브(100)에 있어서는, 아마츄어(132)가 제 1 전자석(134)에 흡착되어 있는 경우에, 아마츄어(132)가 제 2전자석(136)에 흡착되어 있는 경우에 비하여 어퍼 스프링(124) 및 로어 스프링(116)에 커다란 에너지가 저장된다. 이 때문에 전자 구동밸브(100)에 있어서는, 어퍼 스프링(124) 및 로어 스프링(116)이 개방 밸브동작시에 폐쇄 밸브 동작시에 비하여 커다란 에너지로서 배기밸브(102)를 부가하는 현상이 발생한다.
어퍼 스프링(124) 및 로어 스프링(116)이 상기와 같이 배기밸브(102)를 부가하는 것에 의하면, 개방 밸브동작시에 있어서의 에너지 손실량과 폐쇄 밸브동작시에 있어서의 에너지 손실량과의 상이를 어퍼 스프링(124) 및 로어 스프링(116)이 발생하는 에너지에 의해 상쇄할 수 있다. 이 때문에 본 실시예의 전자 구동밸브(100)에 의하면, 어퍼 코일(138)에 공급하는 여자전류와, 로어코일(142)에 공급하는 여자전류를 크게 상이시키는 일 없이 개방 밸브동작시와 폐쇄 밸브동작시로 동등하게 동작특성을 실현할 수 있다.
그런데, 상기한 실시예에 있어서는, 아마츄어(132)의 중립위치를 항상 제 2전자석(136)에 편중한 위치로 설정하는 것으로 하고 있지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것이아닌, 아마츄어(132)의 중립위치를 가변하는 아마츄어를 설치하며, 연소압이 고압으로 되는 고부하, 고회전시에만 아마츄어(132)의 중립위치를 제 2전자석(136)측으로 이동시키는 것으로 하여도 좋다.
이어서, 도 13을 참조하여 본 발명의 제 6실시예에 관하여 설명한다.
도 13은, 본 실시예의 전자 구동밸브(150)의 전체 구성도를 나타낸다. 본 실시예의 전자 구동밸브(150)는, 상기 도 11에 나타내는 전자 구동밸브(100)의 구성에 있어서, 제 1전자석(134)로 바꾸어 제 1전자석(152)을 구비하고 있는 점에 특징을 가지고 있다. 또한, 도 13에 있어서 상기 도 12에 나타내는 구성부분과 동일한 부분에는 동일한 부호를 병기하여 그 설명을 생략 또는 간략화 한다.
제 1전자석(152)은, 어퍼코어(154)를 구비하고 있다. 어퍼코어(154)에는, 어퍼코일(138)이 수납되어 있다. 어퍼코어(154)는, 아마츄어(132)와 대향하는 단면에 환 형상돌기(156)를 구비하고 있다. 환 형상돌기는, 아마츄어(132)의 외경에 비하여 약간 큰 내경을 가지고 있다. 따라서, 아마츄어(132)가 제 1전자석(152)에 흡착된 경우에 아마츄어(132)와 환 형상돌기(156)와의 사이에는, 소정의 에어갭이 형성된다.
본 실시예에 있어서, 아마츄어(132)의 중립위치는, 제 5실시예의 경우와 동일하며, 제 1전자석(152)과 제 2전자석(136)과의 중간위치에서 소정길이만큼 제 2전자석(136)측으로 편중된 위치에 설정되어 있다. 이러한 구조는 개방밸브 동작시에 어퍼 스프링(124) 및 로어 스프링(116)의 스프링 력에 의해 배기밸브(102)를 제 2전자석(136)의 근방까지 동작시키는 것으로서 유효하다.
그러나, 상기한 구조에 의하면, 아마츄어(132)의 중립위치가 제 1전자석(152)과 제 2전자석(136)의 중간위치에 설정되어 있는 경우에 비하여 아마츄어(132)와 제 1전자석(152)과의 사이에 커다란 거리가 발생되기 쉽다. 아마츄어(132)와 전자석과의 사이에는, 양자의 거리가 짧을수록 효율좋게 전자력이 발생한다. 따라서, 아마츄어(132)의 중간위치를 제 2전자석(136)측에 편중된 위치로 설정하는 구조는, 아마츄어(132)와 제 1전자석(152)와의 사이에 효율좋게 전자력을 발생시키는 것으로서는 꼭 바람직한 구조는 아니다.
본 실시예의 전자 구동밸브(150)에 있어서, 어퍼코어(154)에는 상기와 같이 환 형상돌기(156)가 설치되어 있다. 환 형상돌기(156)에 의하면, 환 형상돌기(156)가 설치되어 있지 않은 경우에 비하여 어퍼코어(154)의 단면과 아마츄어(132)와의 사이의 거리를 단축할 수 있다. 이 때문에 제 1전자석(152)은, 아마츄어(132)의 중립위치가 제 2전자석(136)측으로 편중되어 있는 상황 아래에서, 효율좋게 아마츄어(132)를 끌어당기는 전자력을 발생한다. 따라서, 본 실시예의 전자 구동밸브(150)에 의하면, 제 5실시예의 전자 구동밸브(100)에 비하여 더욱 우수한 전력 절감특성을 실현할 수 있다.
이어서, 도 14를 참조하여 본 발명의 제 7실시예에 관하여 설명한다.
도 14는, 본 실시예의 전자 구동밸브(160)의 전체 구성도를 나타낸다. 본 실시예의 전자 구동밸브(160)는, 흡기밸브(162)르르 구비하고 있는점 및 아마츄어(132)의 중립위치가 제 1전자석(134)과 제 2전자석(136)의 중간점에서 소정 길이만큼 제 1전자석(134)측에 편중된 위치로 설정되어 있는 점에 특징을 가지고 있다. 또한, 도 14에 있어서, 상기 도 12에 나타내는 구성부분과 동일한 부분에는 동일한 부호를 병기하여 그 설명을 생략 또는 간략화 한다.
실린더 헤드(104)에는 흡기포트(164)가 형성되어 있다. 흡기포트(164)에는 밸브시트(166)가 설치되어 있다. 흡기밸브(162)는, 밸브시트(166)에 착좌하는 것에의해 또는 밸브시트(166)에서 떨어지는 것에의해 흡기포트(164)를 차단상태 또는 도통상태로 한다.
흡기밸브(162)의 개방 밸브동작은, 배기밸브(102)의 개방 밸브동작과 다르며, 연소실로 연소압이 잔존하지 않는 상황아래에서 행해진다. 이 때문에, 흡기밸브(162)의 동작을 방해하는 외력은, 개방밸브 동작시와 폐쇄 밸브동작시에서 커다랗게 상이하지 않는다. 따라서, 외력에 기인하는 진폭의 감쇄량은, 흡기밸브(162)의 개방 밸브동작시와 폐쇄 밸브동작시에서 거의 동일하게 된다.
전자 구동밸브(160)는, 밸브축(110) 등의 열팽창에 영향되는일 없이, 확실하에 흡기밸브(162)가 밸브시트(166)에 착좌되도록 구성되어 있다. 즉, 전자 구동밸브(160)는, 밸브축(110) 등에 열 팽창이 발생하여도 항상 아마츄어(132)가 어퍼코어(140)에 도달하기 전에 흡기밸브(162)가 밸브시트(166)에 도달하도록 구성되어 있다. 이 때문에 전자 구동밸브(160)에 있어서는, 아마츄어(132)가 제 1전자석(134)에 끌려지는 과정에서 흡기밸브(162)가 밸브시트(166)에 착좌된후, 아마츄어(132) 및 아마츄어 축(120)만이 밸브축(110)에서 분리되어 제 1전자석(134)로 향해서 동작하는 상황이 발생된다.
전자 구동밸브(16)에 있어서, 어퍼 리테이너(122)는, 아마츄어 축(120)에 고정되어 있다. 이 때문에, 어퍼 스프링(124)의 스프링력은, 직접적으로 아마츄어 축(120)에 전달된다. 한편, 로어 리테이너(114)는, 밸브축(110)에 고정되어 있다. 이 때문에, 로어 스프링(116)의 스프링력은, 밸브축(110)을 통해 간접적으로 아마츄어축(120)에 전달된다.
상술하듯이, 전자 구동밸브(160)에 있어서는, 아마츄어(132)가 제 1전자석(134)의 근방에 도달한 후, 아마츄어 축(120)가 밸브축(110)으로부터 분리하는 상황이 발생한다. 이러한 상황아래에서는, 로어 스프링(116)의 스프링력이 아마츄어 축(120)에 전달되지 않고, 아마츄어 축(120)에 어퍼 스프링(124)의 스프링력 만큼이 전달되는 사태가 발생한다.
어퍼 스프링(124)은, 아마츄어(132)를 제 2전자석(136)으로 향해 부가하는 스프링력을 발생한다. 이 때문에 아마츄어 축(120)에 어퍼 스프링(124)의 발하는 스프링력만이 작용하는 상황아래에서는 제 1전자석(134)로 향하는 아마츄어(132)의 진폭에 급격한 감쇄가 발생한다.
아마츄어(132)가 제 2전자석(136)으로 향하여 동작하는 과정에서는, 아마츄어(132)가 제 1전자석(134)을 떠나며, 아마츄어 축에 밸브축이 당접한 후부터, 아마츄어(132)가 제 2전자석(136)에 도달할 때 까지 아마츄어 축(120)에 어퍼 스프링(124)의 스프링력 및 로어 스프링(116)의 스프링력의 양쪽이 작용한다. 이 때문에, 아마츄어(132)가 제 2전자석(136)으로 향해 동작하는 과정에서는, 아마츄어(132)의 진폭에 급격한 감쇄가 발생하는 일은 없다.
이와같이, 전자 구동밸브(160)에 있어서, 어퍼 스프링(124)의 스프링력 및 로어 스프링력(116)의 스프링력은, 아마츄어(132)가 제 1전자석(134)으로 향해 동작하는 경우에 아마츄어(132)가 제 2전자석(136)으로 향하여 동작하는 경우에 비하여 크게 아마츄어 축(120)의 진폭을 감쇄시킨다. 이 때문에 흡기밸브(162)의 진폭은, 폐쇄 밸브동작시에 개방 밸브동작시에 비하여 크게 감쇄되기 쉽다.
상술하듯이, 전자 구동밸브(160)에 있어서, 아마츄어(132)의 중립위치는, 제 1전자석(134)에 편중된 위치로 설정되어 있다. 이러한 구조에 의하면, 어퍼 스프링(124) 및 로어 스프링(116)은, 흡기밸브(162)의 폐쇄 밸브동작시에 흡기밸브(162)의 개방 밸브동작사에 비하여 커다란 에너지로서 아마츄어 축(120)을 부가한다. 이 경우, 개방 밸브동작시와 폐쇄 밸브동작시에 있어서의 감쇄량의 상이가 어퍼 스프링(124) 및 로어 스프링(116)이 발생하는 에너지에 의해 상쇄된다. 이 때문에, 본 실시예의 전자 구동밸브(160)에 의하면, 어퍼 코일(138)에 공급하는 여자전류와, 로어코일(142)에 공급하는 여자전류를 크게 상이시키는 일 없이 개방 밸브동작시와 폐쇄 밸브동작시로 동등한 동작특성을 실현할 수 있다.
그런데, 본 실시예의 전자 구동밸브(160)에 있어서, 아마츄어(132)의 중립위치는, 제 5실시예 및 제 6실시예에 있어서의 중립위치와 다른 위치에 설정되어 있다. 이와같은 구조의 차이는, 예를들면, 조정볼트(126)의 조임조정을 행하는 것에 의해 또는, 두께가 다른 스프링 시트(118)를 사용하는 것에 의해 설치될 수 있다. 두께가 다른 스프링 시트(118)을 사용하는 것에 의하면, 배기밸브(102)를 구동하는 전자 구동밸브(100, 150)와, 흡기밸브(162)를 구동하는 전자 구동밸브(160)에 있어서, 어퍼 스프링(124) 및 로어 스프링(116)의 공통화를 도모할 수 있다.

Claims (11)

  1. 밸브체에 연결되며, 제 1위치와 제 2위치와의 사이에서 반복 운동되는 아마츄어와,
    상기 제 1위치에 인접하는 아마츄어의 제 1측에 배치되는 제 1전자석과 상기 제 2위치에 인접하는 아마츄어의 제 2측에 배치되는 제 2전자석과,
    아마츄어에 연결되며, 아마츄어를 상기 제 1위치로 향하는 제 1방향에 부가하는 제 1의 탄성부재와, 아마츄어에 연결되며, 아마츄어를 상기 제 2위치로 향하는 상기 제 1방향과는 반대의 제 2방향으로 부가하는 제 2탄성부재를 구비하며,
    제 1, 제 2의 전자석이 아마츄어에 대하여 전자력을 공급하지 않을 때, 아마츄어는 제 1위치와 제 2위치와의 사이에 중립위치로 존재하며,
    상기 중립 위치는 상기 제 2전자석보다 상기 제 1전자석에 근접하고 있는 내연기관의 전자 구동밸브.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1, 제 2의 전자석은, 각각 동등한 전력이 공급되며, 각각 독립으로 상기 아마츄어를 상기 제 1, 제 2의 위치로 끌어당기는 전자력을 발생하는 내연기관의 전자 구동밸브.
  3. 밸브체에 연결되며, 제 1위치와 제 2위치와의 사이에서 반복 운동되는 아마츄어와,
    아마츄어에 연결되며, 아마츄어를 상기 제 1위치로 향하는 제 1방향으로 부가하는 제 1탄성부재와, 아마츄어에 연결되며, 아마츄어를 상기 제 2위치로 향하는 상기 제 1방향과는 반대의 제 2방향으로 부가하는 제 2탄성부재를 구비하며,
    아마츄어의 중립위치는 제 1, 제 2탄성부재가 공급하는 부가력이 균형되는 상기 제 1위치와 상기 제 2위치 사이의 위치이며, 내부에 제 1코일을 내장하는 제 1코어와 내부에 제 2코일을 내장하는 제 2코어와,
    제 1, 제 2코어가 아마츄어의 반대측에서 아마츄어가 중립위치일때에 아마츄어로부터 간격을 둔 위치에 배치되며,
    상기 제 1코어와 상기 아마츄어와의 한쪽이 상기 제 1코어와 상기 아마츄어와의 다른쪽으로 향해서 소정 길이만큼 돌출되며,
    상기 아마츄어가 중립위치에 있을 때에, 상기 제 1코어와 상기 아마츄어와의 간격을 상기 제 2코어와 상기 아마츄어와의 간격보다 작게하는 제 1볼록부를 구비하고 있음과 동시에,
    상기 제 1코어와 상기 아마츄어와의 다른쪽이, 상기 아마츄어가 상기 제 1코어에 근접한 경우에, 상기 제 1볼록부의 측면과 대향되는 볼록부 대향면을 구비하고 있는 내연기관의 전자 구동밸브.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제 2코어가 상기 제 1볼록부에 비하여 작은 제 2볼록부를 구비하고 있는 내연기관의 전자 구동밸브.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 밸브체가 내연기관의 배기밸브임과 동시에,
    상기 제 1코일은, 상기 아마츄어를 배기밸브가 밸브개방하는 제 1위치로 향하여 끌어당기는 전자력을 발생하는 내연기관의 전자 구동밸브.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 밸브체가 내연기관의 흡기밸브이며,
    상기 밸브체가 상기 아마츄어가 분리되어 있으며,
    상기 제 1코일은, 상기 아마츄어를 흡기밸브가 밸브폐쇄하는 제 2위치로 향하여 끌어당기는 전자력을 발생하는 전자석인 내연기관의 전자 구동밸브.
  7. 밸브체에 연결되며, 제 1위치와 제 2위치와의 사이에서 반복 운동하는 아마츄어와,
    아마츄어에 연결되며, 아마츄어를 상기 제 1위치로 향하는 제 1방향으로 부가하는 제 1탄성부재와,
    아마츄어에 연결되며, 아마츄어를 상기 제 2위치로 향하는 상기 제 1방향과는 반대의 제 2방향으로 부가하는 제 2탄성부재를 구비하며,
    아마츄어의 중립위치는 제 1, 제 2의 탄성부재가 공급하는 부가력이 균형되는 상기 제 1위치와 상기 제 2위치 사이의 위치이며,
    상기 제 1위치에 인접하는 제 1전자석과 상기 제 2위치에 인접하는 제 2전자석과,
    제 1, 제 2전자석은, 아마츄어가 중립위치 일때에, 아마츄어로부터 간격을 둔 위치에 배치되며, 상기 중립위치는 상기 제 2전자석보다 상기 제 1전자석에 근접하여 있는 내연기관의 전자 구동밸브.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 2전자석과 상기 아마츄어의 제 2전자석측에 대향하는 면과의 한쪽은, 상기 제 2전자석과 상기 아마츄어의 제 2전자석측에 대향하는 면과의 다른쪽으로 향하여 돌출하는 볼록부를 구비하고 있는 내연기관의 전자 구동밸브.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 밸브체가 내연기관의 배기밸브임과 동시에,
    상기 제 1전자석은, 상기 아마츄어를 상기 배기밸브를 개방밸브하는 제 1위치로 향하여 끌어당기는 전자력을 발생하는 내연기관의 전자 구동밸브.
  10. 상기 밸브체가 내연기관의 흡기밸브이며,
    상기 밸브체와 상기 아마츄어가 분리되어 있으며,
    상기 제 1전자석이, 상기 아마츄어를 상기 흡기밸브가 폐쇄밸브되는 제 1위치로 향하여 끌어당기는 전자력을 발생하는 내연기관의 전자 구동밸브.
  11. 밸브체에 연결되며, 제 1위치와 제 2위치와의 사이에서 반복 운동하는 아마츄어와,
    아마츄어에 연결되며, 아마츄어를 상기 제 1위치로 향하는 제 1방향으로 부가하는 제 1탄성부재와, 아마츄어에 연결되며, 아마츄어를 상기 제 2위치로 향하는 상기 제 1방향과는 반대의 제 2방향으로 부가하는 제 2탄성부재와,
    아마츄어의 중립위치는 제 1, 제 2탄성부재가 공급되는 부가력이 균형되는 상기 제 1위치와 상기 제 2위치사이의 위치이며,
    상기 제 1위치에 인전하는 제 1전자석과 상기 제 2위치에 인접하는 제 2전자석과,
    제 1, 제 2의 전자석은, 아마츄어가 중립위치 일때에 아마츄어로부터 간격을 둔 위치에 배치되며,
    상기 밸브체의 개방 밸브방향과 폐쇄 밸브방향과의 변위의 감쇄량의 차를 보정하는 보정기구.
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