(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心に巻回された電磁コイルに電圧を印加した際に発生する電磁力を鉄心内の空間に位置する可動子に作用させ、可動子を固定した駆動軸により内燃機関の弁体を駆動する内燃機関の弁体用電磁駆動装置であって、
鉄心が、可動子を包囲する第１鉄心部材と第２鉄心部材とからなり、駆動軸方向における第１鉄心部材と第２鉄心部材との接続部を可動子の可動範囲外に設定してなるとともに、
第１鉄心部材と第２鉄心部材とのそれぞれが、電磁コイルが巻回される中央部と、前記中央部に巻回された電磁コイルの外側に位置し、基端部において前記中央部と一体をなすとともに中央部の左右の外面からそれぞれ離間して形成される第１脚部及び第２脚部とから構成され、第２鉄心部材の第１脚部を第１鉄心部材の第２脚部に、第２鉄心部材の第２脚部を第１鉄心部材の第１脚部にそれぞれ結合させてなり、
さらに、それぞれの鉄心の中央部の間に可動子の可動空間を形成していることを特徴とする内燃機関の弁体用電磁駆動装置。
【請求項２】
鉄心に巻回された電磁コイルに電圧を印加した際に発生する電磁力を鉄心内の空間に位置する可動子に作用させ、可動子を固定した駆動軸により内燃機関の弁体を駆動する内燃機関の弁体用電磁駆動装置であって、
鉄心が、可動子を包囲する第１鉄心部材と第２鉄心部材とからなり、駆動軸方向における第１鉄心部材と第２鉄心部材との接続部を可動子の可動範囲外に設定してなるとともに、
第１鉄心部材と第２鉄心部材とが同形であり、それぞれが、電磁コイルが巻回される中央部と、中央部に巻回された電磁コイルの外側に位置する第１脚部と、中央部に巻回されたコイルの外側で第１脚部に対向する位置に設けられ第１脚部より長い第２脚部とを有してなり、第１鉄心部材と第２鉄心部材とが点対称となるようにして鉄心を形成することを特徴とする内燃機関の弁体用電磁駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用の内燃機関の吸気弁や排気弁を駆動する弁体用電磁駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の弁体である吸気弁や排気弁を電磁コイルの発する電磁力を用いて駆動する弁体用電磁駆動装置が知られている。このような弁体電磁駆動装置は、例えば特開平９−２２２００５号公報に記載のもののように、上下に離間した状態で分割された鉄心にそれぞれ電磁コイルを巻回し、鉄心の中央部に弁体を駆動する駆動軸を往復動可能に支持し、駆動軸に固定された可動子に電磁コイルにより生じた電磁力を加えて、弁体を駆動するように構成されている。鉄心は、上側の鉄心が下側の鉄心に対して浮いた状態になるので、環状のケースにより、所定の位置関係に保持されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構造において、電磁コイルに電流が流れると、その電磁コイルの巻回方向に垂直に磁路が形成される。例えば、上側の電磁コイルに電流を流した場合、電磁コイルは水平方向に巻回されているので、磁路は、鉄心内に垂直に形成されるとともに、鉄心と可動子との間に形成された空隙を横切って可動子に達し、可動子内を通過した後、再度空隙を横切って鉄心に達して、電磁コイルを一周するように形成される。
【０００４】
しかしながら、このように、磁路が空隙を通過する場合、その空隙部分で磁路の抵抗が大きくなるため、電磁力が弱められることになる。このため、発生する電磁力が小さくなり、可動子を動かすために大きな電流を必要とした。
本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。すなわち、本発明に係る内燃機関の弁体用電磁駆動装置は、鉄心形状を改良することにより、可動子を包囲する２個の鉄心の接続部を可動子の可動範囲外に位置するように構成している。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、鉄心に巻回された電磁コイルに電圧を印加した際に発生する電磁力を鉄心内の空間に位置する可動子に作用させ、可動子を固定した駆動軸により内燃機関の弁体を駆動する内燃機関の弁体用電磁駆動装置であって、鉄心が、可動子を包囲する第１鉄心部材と第２鉄心部材とからなり、駆動軸方向における第１鉄心部材と第２鉄心部材との接続部を可動子の可動範囲外に設定してなるとともに、第１鉄心部材と第２鉄心部材とのそれぞれが、電磁コイルが巻回される中央部と、前記中央部に巻回された電磁コイルの外側に位置し、基端部において前記中央部と一体をなすとともに中央部の左右の外面からそれぞれ離間して形成される第１脚部及び第２脚部とから構成され、第２鉄心部材の第１脚部を第１鉄心部材の第２脚部に、第２鉄心部材の第２脚部を第１鉄心部材の第１脚部にそれぞれ結合させてなり、さらに、それぞれの鉄心の中央部の間に可動子の可動空間を形成していることを特徴とする内燃機関の弁体用電磁駆動装置である。
【０００７】
このような構成のものであれば、可動子が可動する部分の外側には、第１鉄心部材と第２鉄心部材とのいずれか一方が存在することになり、第１鉄心部材と第２鉄心部材との接続部に微小な段差が生じていてもその影響を回避することが可能になる。このため、鉄心と可動子との間のクリアランスを可能なかぎり小さく設定することができる。このように、クリアランスを小さくすることにより、空隙を減少させることができ、少ない電流で効率よく可動子を作動させることが可能になる。
【０００８】
また、本発明の具体的な態様としては、鉄心に巻回された電磁コイルに電圧を印加した際に発生する電磁力を鉄心内の空間に位置する可動子に作用させ、可動子を固定した駆動軸により内燃機関の弁体を駆動する内燃機関の弁体用電磁駆動装置であって、鉄心が、可動子を包囲する第１鉄心部材と第２鉄心部材とからなり、駆動軸方向における第１鉄心部材と第２鉄心部材との接続部を可動子の可動範囲外に設定してなるとともに、第１鉄心部材と第２鉄心部材とが同形であり、それぞれが、電磁コイルが巻回される中央部と、中央部に巻回された電磁コイルの外側に位置する第１脚部と、中央部に巻回されたコイルの外側で第１脚部に対向する位置に設けられ第１脚部より長い第２脚部とを有してなり、第１鉄心部材と第２鉄心部材とが点対称となるようにして鉄心を形成することを特徴とするものが挙げられる。
【０００９】
このような構成にすることにより、鉄心の組立を単純化することが可能になるとともに、同一形状のものであるので、部品点数を削減することが可能になる。したがって、在庫管理が容易になり、製造コストを低減することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を、図１〜２を参照して説明する。
図１に示す弁体用電磁駆動装置すなわち電磁アクチュエータ１００は、内燃機関たる自動車用のエンジンの弁体である吸気弁２及び排気弁３を駆動するもので、シリンダヘッド４に取り付けられるものである。電磁アクチュエータ１００は、鉄心１と、その鉄心１に巻回される２個の電磁コイルＣＬと、鉄心１内の空間を往復作動する駆動軸ＤＳと、その駆動軸ＤＳに固定される可動子Ｐと、駆動軸ＤＳを吸気弁２あるいは排気弁３が開成する方向に付勢するコイルスプリングＣＳと、駆動軸を支持する支持部材Ｂと、コイルスプリングＣＳの付勢力を調整するネジ部材ＡＢとを具備している。
【００１１】
この電磁アクチュエータ１００は、それぞれの電磁コイルＣＬに電圧が印加されない場合は、可動子Ｐに電磁力が作用せず、鉄心１を構成する第１鉄心部材１１と第２鉄心部材１２とで構成される内部空間１３の中央位置で釣り合って静止する。この状態では、吸気弁２及び排気弁３は、全閉と全開との中間位置で開成しており、上側の電磁コイルＣＬに電圧が印加されると、コイルスプリングＣＳの付勢力に抗し、かつ吸気弁２及び排気弁３を全閉方向に付勢する弁体コイルスプリングＶＳに付勢されて可動子Ｐが上側に引き上げられ、駆動軸ＤＳが上側に移動して吸気弁２及び排気弁３が全閉となる。一方、上側の電磁コイルＣＬを断電し、下側の電磁コイルＣＬに通電すると、コイルスプリングＣＳに付勢され、弁体コイルスプリングＶＳの付勢力に抗して可動子Ｐは下側に引き下げられ、駆動軸ＤＳが吸気弁２及び排気弁３を押し下げて開成させる。
【００１２】
このような電磁アクチュエータ１において、鉄心１は、シリンダヘッド４に取り付けられた際に上側に位置する第１鉄心部材１１と、同じく下側に位置する第２鉄心部材１２とからなる。第１鉄心部材１１と第２鉄心部材１２とは同一形状で、電磁コイルＣＬが巻回される中央部１０ａと、中央部１０ａに巻回された電磁コイルＣＬの外側に位置する第１脚部１０ｂと、中央部１０ａに巻回された電磁コイルＣＬの外側で第１脚部１０ｂに対向する位置に設けられ第１脚部１０ａより長い第２脚部１０ｃとを有している。中央部１０ａは、第１脚部１０ｂと同一高さに形成してあり、その縦方向中央に駆動軸ＤＳが貫通する貫通孔１０ｄが設けてありる。第１脚部１０ｂと第２脚部１０ｃとは、その基端部１０ｂａ，１０ｃａにおいて中央部１０ａと一体になっており、中央部１０ａの左右の外面から電磁コイルＣＬの巻回厚みよりわずかに大きい距離離間して形成され、その長さ寸法の差は、可動子Ｐの可動範囲（ストローク）に略一致して設定される。また、第１脚部１０ｂ及び第２脚部１０ｃの先端面１０ｂｂ，１０ｃｂには、その厚みの中央に、第１鉄心部材１０ｂと第２鉄心部材１０ｃとを結合するための位置決めピン１０ｅを嵌入するピン穴１０ｆが、離間して２ヶ所に設けてある。
【００１３】
このように、第１鉄心部材１１と第２鉄心部材１２とは同一形状をしているので、両者が点対称になるように結合することにより、鉄心１が形成されるものである。すなわち、第１鉄心部材１１を第１及び第２脚部１０ｂ，１０ｃの基端部１０ｂａ，１０ｃａを上側に位置させて、第２鉄心部材１２を第１及び第２脚部１０ｂ，１０ｃの基端部１０ｂａ，１０ｃａを下側にして、第２鉄心部材１２の第１脚部１０ｂを第１鉄心部材１１の第２脚部１０ｃに、第２鉄心部材１２の第２脚部１０ｃを第１鉄心部材１１の第１脚部１０ｂにそれぞれ結合させることによって、鉄心１が形成される。この鉄心１において、第１鉄心部材１１と第２鉄心部材１２との接続部１４は、第１脚部１０ｂと第２脚部１０ｃとの長さが異なるために、第２鉄心部材１２の下面からの高さが異なるものとなる。つまり、第２鉄心部材１２を基準とした場合、第１鉄心部材１１と第２鉄心部材１２との一方の接続部１４は、第１鉄心部材１１の中央部１０ａの高さと同一となり、他方の接続部１４は、第２鉄心部材１２の中央部１０ａの高さと同一となり、それぞれの中央部１０ａ，１０ａの間には、可動子Ｐの可動空間が形成される。
【００１４】
可動子Ｐは、直方体形状の平板からなり、駆動軸ＤＳの上端部に固定される。この可動子Ｐの幅寸法は、第１脚部１０ｂと第２脚部１０ｃとの対向する表面間の距離よりわずかに小さいものである。これにより、可動子Ｐが鉄心１の内部空間１３に組み込まれた際に、可動子Ｐと第２脚部１０ｃとの間に公差程度の最小限の空隙が形成されるものである。また、可動子Ｐの厚みは、可動空間の高さの約１／２程度のものである。
【００１５】
以上説明したように、同一形状の第１鉄心部材１１と第２鉄心部材１２とを点対称となるようにして組み合わせて鉄心１を形成しているので、鉄心１の組立が容易になる。したがって組立作業効率を向上させることができる。また、この鉄心１では、可動子Ｐの可動範囲には、第１鉄心部材１１と第２鉄心部材１２との接続部１４が存在しないことになる。つまり、可動子Ｐの側面には、第１鉄心部材１１と第２鉄心部材１２との第２脚部１０ｃ，１０ｃが存在し、可動範囲において段差が生じないものである。したがって、鉄心１と可動子Ｐとの空隙を必要最小限にすることができるもので、空隙が小さくなる分、鉄心１の外形を小さくすることができ、小型化することが容易になる。
【００１６】
しかも、空隙が小さいために、空隙による電磁力の減少が抑制される。すなわち、電磁コイルＣＬが通電されると、第１鉄心部材１１（第２鉄心部材１２）内に磁路が形成され、空隙を介して可動子Ｐ内へと連続する。この時、磁路における空隙の比率、特に可動子Ｐの位置に関係なく定量となる第２脚部１０ｃと可動子Ｐとの間の空隙の比率が小さくなるので、この部分における電磁力の減少が少なくなる。したがって、小電流で確実に吸気弁２及び排気弁３を作動させることができる。このため、電磁コイルＣＬの巻回数を減らす等してそのサイズをコンパクトにすることができる。
【００１７】
なお、本発明は以上に説明した実施例に限定されるものではない。
鉄心１を構成する第１鉄心部材１１と第２鉄心部材１２とは、同一形状でなくてもよい。この場合、図３に示すように、例えば、第１鉄心部材１１Ａが、可動子Ｐの可動範囲と略同一の寸法だけ中央部１０ａから突出した高さ寸法の第１及び第２脚部１１Ａａ，１１Ａａを有し、第２鉄心部材１２Ａが中央部１０ａと同一高さ寸法の第１及び第２脚部１２Ａａ，１２Ａａを有するものが挙げられる。すなわち、この例にあっては、第１鉄心部材１１Ａの各脚部１１Ａａ，１１Ａａが、上記実施例の第１鉄心部材１１の第２脚部１０ｃと同一寸法で、第２鉄心部材１２Ａの各脚部１２Ａａ，１２Ａａが、上記実施例の第１鉄心部材１１の第１脚部１０ｂと同一寸法としてある。
【００１８】
この例にあっても、第１及び第２鉄心部材１１Ａ，１２Ａを組み合わせて鉄心１を形成した場合、上記実施例同様に、可動子Ｐの可動範囲内に第１鉄心部材１１Ａと第２鉄心部材１２Ａとの接続部１４の存在しない鉄心１を形成することができる。したがって、上記実施例同様、鉄心１をコンパクトにすることができるとともに、電流を減少させても確実に吸・排気弁を駆動することができる。
【００１９】
このように、一方の鉄心部材の脚部が他方の鉄心部材の脚部に比べて長く、しかも、両者を組み合わせた場合に、鉄心内部に可動子Ｐが往復動する空間が形成され、可動子Ｐの可動範囲に接続部が存在しないものであれば、形状はこれに限定されるものではない。
その他、各部の構成は図示例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、動子が可動する部分の外側には、第１鉄心部材と第２鉄心部材とのいずれか一方が存在することになり、第１鉄心部材と第２鉄心部材との接続部に微小な段差が生じていてもその影響を回避することができる。このため、鉄心と可動子との間のクリアランスを可能なかぎり小さく設定することができる。このように、クリアランスを小さくすることにより、空隙を減少させることができ、少ない電流で効率よく可動子を作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図。
【図２】同実施例の鉄心を分解して示す斜視図。
【図３】本発明の他の実施例の鉄心を分解して示す斜視図。
【符号の説明】
１００…電磁アクチュエータ
１…鉄心
２…吸気弁
３…排気弁
１１…第１鉄心部材
１２…第２鉄心部材
１３…内部空間
１４…接続部
ＣＬ…電磁コイル
ＤＳ…駆動軸
Ｐ…可動子
【図１】
0003540631.tif 000002
【図２】
0003540631.tif 000003
【図３】
0003540631.tif 000004