(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブを閉弁方向へ付勢するロアスプリングと、
前記バルブを開弁方向へ押し下げるプッシュロッドと、
該プッシュロッドにより略中心部を摺動自在に貫通されると共に、前記プッシュロッドに一体的に結合されたアーマチャを吸引して前記バルブの開弁状態を保持するロアソレノイドと、
バルブリフトを調整するスペーサを介して前記ロアソレノイドに対向するように設けられ、前記アーマチャを吸引して、前記バルブの閉弁状態を保持するアッパソレノイドとを備え、
前記プッシュロッドを押し下げ、前記ロアスプリングと同荷重のアッパスプリングを前記ロアソレノイドの下部に配置し、
上部リテーナを含む上部をハウジング内に一体化してユニット部とし、
前記ユニット部はさらにアッパハウジングとロアハウジングにユニット化され、
前記ロアハウジング内には前記プッシュロッドに上部リテーナで固定された前記アッパスプリングを備え、前記ロアハウジングの上部には前記ロアソレノイドが配置され、前記アーマチャは前記アッパスプリングにより下方へ付勢され、また前記アッパスプリングは前記ロアソレノイドの上面に前記スペーサを介してアッパソレノイドを取り付ける構成であることを特徴とする電磁式弁駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンのバルブを電磁力を用いて開閉制御する電磁式弁駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電磁式弁駆動装置としては、特開平７−３３２０４４号公報に開示されているようなものがあり、弁と駆動用ソレノイドにはさまれたアーマチャが一体に連結されているものであるが、エンジンヘッドに対しこの装置の組み付け性が悪いという問題があった。
【０００３】
また、組み付けの容易な構成の電磁式弁駆動装置として、すでに特願平９−７９７８８を出願したが、この先願では、プッシュロッドの分割による組み付け性の向上がなされているものの、バルブステム部の他に２か所の摺動部を持つため、フリクションによる動力ロスがあり、スムースな作動が困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本案は、前記の課題を解決するため、フリクションを大幅に低減でき、かつ、組み付け調整の容易さをそこなわない電磁式弁駆動装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するため、請求項１ではバルブを閉弁方向へ付勢するロアスプリングと、
前記バルブを開弁方向へ押し下げるプッシュロッドと、
該プッシュロッドにより略中心部を摺動自在に貫通されると共に、前記プッシュロッドに一体的に結合されたアーマチャを吸引して前記バルブの開弁状態を保持するロアソレノイドと、
バルブリフトを調整するスペーサを介して前記ロアソレノイドに対向するように設けられ、前記アーマチャを吸引して、前記バルブの閉弁状態を保持するアッパソレノイドとを備え、
前記プッシュロッドを押し下げ、前記ロアスプリングと同荷重のアッパスプリングを前記ロアソレノイドの下部に配置し、
上部リテーナを含む上部をハウジング内に一体化してユニット部とし、
前記ユニット部はさらにアッパハウジングとロアハウジングにユニット化され、
前記ロアハウジング内には前記プッシュロッドに上部リテーナで固定された前記アッパスプリングを備え、前記ロアハウジングの上部には前記ロアソレノイドが配置され、前記アーマチャは前記アッパスプリングにより下方へ付勢され、また前記アッパスプリングは前記ロアソレノイドの上面に前記スペーサを介してアッパソレノイドを取り付ける構成を採用する。
請求項１記載の発明によれば、フリクションを大幅に低減でき、かつ組み付け調整の容易さをそこなわない電磁式弁駆動装置を提供することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態の電磁式弁駆動装置の中心軸に沿った横断面図である。図１の実施形態に基づいて発明の詳細を説明する。
図１において、公知のエンジンヘッド１に吸気口２１が設けられ、この吸気口２１を開閉するバルブ２がエンジンヘッド１に圧入されたガイド３と上下に摺動自在に挿入されている。また、バルブ２は弁棒部２Ｂを有する。
【０００９】
また、ロアスプリング４により、バルブ２が着座方向へ付勢されている。この部分は公知のバルブ構造と同一である。
つまり、本実施形態の電磁式弁駆動装置は、従来のカム駆動の動弁系に対しては、ロアハウジング５及びアッパハウジング１１内の構成部品がユニット化されユニット部３０を形成しているため組み付けと調整が容易であり、またエンジンヘッド１、バルブ２、ロアスプリング４は従来のカム駆動の動弁系の構成をそのまま用いることが可能であるため、汎用性が非常に高い。
【００１０】
また、この動弁系の構成は、吸気弁、排気弁を問わず使用することが可能である。
特に、近年の４弁化により、吸気系２弁、排気系２弁のようなエンジンが増加してきており、そのためには外径の細い、コンパクトな電磁式弁駆動装置が要求される。
【００１１】
図２は従来からのカム駆動式の公知のエンジンヘッドの吸気バルブの中心軸に沿った横断面図である。図２において、公知のエンジンヘッド１に吸気口２１があり、カム駆動式の弁駆動装置に用いられているのと同様のバルブ２がロアスプリング４により上方へ付勢されている。ロアスプリング４は、カム駆動式の弁駆動装置と同様にバルブ２に下部リテーナ２５で固定され、コッタ２０によりリテーナ２５は固定されている。ロアスプリング４のセット荷重は、ロアシム２２の厚さを変えてセットすることにより調整可能な構成となっている。
【００１２】
図３および図４は本発明の電磁式弁駆動装置の上部のユニット部３０の組み付けを示した中心軸に沿う横断面図であり、図３はユニット部３０の下半分の組み付け断面図、図４はユニット部全体の組み付け断面図である。
図３において、ロアハウジング５内にアッパスプリング６が、プッシュロッド１３に、ロアスプリング４と同様にコッタ２０により上部リテーナ２４で固定されている。アッパスプリング６の上部にはアッパシム１４が挿入され、アッパスプリング６のセット荷重の調整を行う。
【００１３】
ロアハウジング５の上部には、ロアソレノイド９が設置され、アーマチャ８はアッパスプリング６により下方へ付勢されている。
次に図４に示すようにスペーサ１２、アッパソレノイド１０を組み込み、アッパハウジング１１により締付けて、ユニット部３０が完成する。
この図４に示したユニット部３０を図２の公知のエンジンヘッド１に固定ボルト４０により組み付けると図１に示すような電磁式弁駆動装置が完成する。
【００１４】
ここで、中心に設けられたプッシュロッド１３はバルブ２の上面２Ａとプッシュロッド１３の下面１３Ａとの間で球面で接触する構成としてあるため、ユニット部３０とバルブ２の軸ずれを吸収できる。
また、ユニット部３０はそのままの状態で容易に移動可能である。また、この状態で、リフト、スプリング力を再調整可能である。調整は、スペーサ１２、ソレノイドシム１５、アッパシム１４の入れ替えにて容易に可能である。
【００１５】
最終的に固定ボルト４０による固定が完了すると、図１に示した様にバルブ２は開弁と閉弁のちょうど中間の中立の位置にアッパスプリング６とロアスプリング４のセット荷重により保持される。
本発明の電磁式弁駆動装置の構成とすることで、コンパクトで公知のカム駆動式のエンジンヘッド１を大幅に改造することなく搭載でき、エンジンヘッド１への組み付けと調整が容易な電磁式弁駆動装置を提供できる。
【００１６】
また更に、本発明の構成の大きな特徴は、摺動部はバルブガイド部５１の他にはロアソレノイド９のガイド部５０のみであり、作動時のフリクションを大幅に低減可能なことである。なお、プッシュロッド１３にはまり合う穴は円筒形のままで、プッシュロッド１３を円筒状でなく、その側面を二面、あるいは三面などの面取りを施すと当接する部分は穴の内面とプッシュロッド側面の弧の部分のみになり接触面積が減るので、更にフリクション低減に効果がある。
【００１７】
次に作動について、簡単に説明する。
このような構成の作動の基本となるのは、スプリング−質量系の運動であり、可動部の質量をｍ〔ｇ〕、上下のスプリングの合成バネ定数をＫ〔Ｎ／ｍｍ〕とすると、この固有振動の周期ｆは、
【００１８】
【数１】
0003628183.tif 000002
なる式で決まり、開弁から閉弁までの周期はこれで決定されている。
【００１９】
図１に示した電磁式弁駆動装置の状態は、どのソレノイド９、１０に対しても通電していない無通電の状態である。
この時、アッパスプリング６とロアスプリング４の力はほぼ等しいため、磁性体で構成された円盤状のアーマチャ８は、アッパソレノイド１０とロアソレノイド９のちょうど中立の位置に静止している。
【００２０】
この図１に示す状態から、エンジン始動前にいったん全ての気筒のバルブ２を閉とする制御を行う必要がある。
この起動制御は、このシステムの可動部のマス（質量）とバネで決まるバネ−マス系の固有振動を利用し、アッパソレノイド１０とロアソレノイド９へ固有振動数に相当する共振周波数にて交互に通電する。しばらく起動制御を行うとバルブ２が振動し始め、振幅が大きくなっていき、やがてアッパソレノイド１０とロアソレノイド９で規制されるような最大リフトまで作動するようになる。
【００２１】
ここで、アッパソレノイド１０にアーマチャ８が吸引された状態で保持することで、バルブ２が閉の状態が保持でき、起動制御が終了する。
この後エンジンを始動し、エンジンからの各センサ出力（回転数、気筒判別等）をもとに吸気弁及び排気弁を任意のタイミングで開閉制御する。開弁と閉弁の切り換えは、アッパソレノイド１０とロアソレノイド９の通電の切り換えにより行う。
【００２２】
以上に説明したように、本発明によれば、フリクションを大幅に低減でき、かつ、組み付け調整の容易さをそこなわない電磁式弁駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の電磁式弁駆動装置の中心軸に沿った横断面図である。
【図２】従来からのカム駆動式の公知のエンジンヘッドの吸気バルブの中心軸に沿った横断面図である。
【図３】本発明の電磁式弁駆動装置の上部のユニット部３０の組み付けを示した中心軸に沿うユニット部３０の下半分の組み付け断面図である。
【図４】本発明の電磁式弁駆動装置の上部のユニット部３０の組み付けを示した中心軸に沿うユニット部３０全体の組み付け断面図である。
【符号の説明】
２  バルブ
４  ロアスプリング
５、１１  ハウジング
６  アッパスプリング
８  アーマチャ
９  ロアソレノイド
１０  アッパソレノイド
１２  スペーサ
１３  プッシュロッド
２４  上部リテーナ
３０  ユニット部
【図１】
0003628183.tif 000003
【図２】
0003628183.tif 000004
【図３】
0003628183.tif 000005
【図４】
0003628183.tif 000006