(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸・排気弁に連係するアーマチャを、電磁石により開弁又は閉弁方向に吸着して吸・排気弁を開弁又は閉弁保持する内燃機関の電磁動弁装置において、
前記アーマチャを、厚さの異なる複数の平坦な金属板を積層し、これら複数の各金属板が独立した振動を許容するように外周縁部相互のみを固定して形成したことを特徴とする内燃機関の電磁動弁装置。
【請求項２】
前記厚さの異なる複数の金属板は、最大飽和磁束密度が相対的に高く、鉄損が相対的に大きい金属板と、最大飽和磁束密度が相対的に低く、鉄損が相対的に小さい金属板とからなることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の電磁動弁装置。
【請求項３】
前記最大飽和磁束密度が相対的に高い金属板は、純鉄で形成され、鉄損が相対的に小さい金属板は、ケイ素鋼で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の電磁動弁装置。
【請求項４】
前記複数の金属板のうち、電磁石への吸着面を含む金属板を耐摩耗性の大きい金属材で形成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の電磁動弁装置。
【請求項５】
前記耐磨耗性の高い金属材はケイ素鋼であることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の電磁動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁力を利用した内燃機関の電磁動弁装置に備えられたアーマチャに関し、特にアーマチャの応答性を改善した技術、アーマチャ吸着時の衝突音を防止した技術及びアーマチャの吸着時の摩耗を防止した技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内燃機関の吸・排気弁を電磁駆動式として吸・排気弁の理想的な開閉タイミングを任意に制御して、出力、燃費の改善を図ったものが提案されている（特開平７−３３５４３７号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記吸・排気弁に連係して電磁石に吸着されるアーマチャは、純鉄単体で形成されている。
しかしながら、従来の電磁動弁装置ではアーマチャの電磁石への吸着の際に発生する衝突音が大きいという問題があった。
【０００４】
また、純鉄単体で形成されたアーマチャは、最大飽和磁束密度が高いので、電磁石への吸着力を大きく確保できる反面、鉄損が大きいため電磁石への通電を遮断して電磁石から離脱する際にアーマチャの内部に発生するうず電流が大きく、離脱を妨げる方向に大きな力が発生してアーマチャが離脱しにくく、応答性が低下するという問題もある。
【０００５】
また、アーマチャの表面が繰り返し電磁石と衝突することにより摩耗してくるという問題もある。
そこで、本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、アーマチャの電磁石との衝突音を低減した内燃機関の電磁動弁装置を提供することを目的とする。
【０００６】
また、電磁石への通電遮断時にアーマチャが電磁石から離脱しやすくして応答性も高められるようにすることを目的とする。
さらに、アーマチャの電磁石との衝突による磨耗も抑制することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、吸・排気弁に連係するアーマチャを、電磁石により開弁又は閉弁方向に吸着して吸・排気弁を開弁又は閉弁保持する内燃機関の電磁動弁装置において、
前記アーマチャを、厚さの異なる複数の平坦な金属板を積層し、これら複数の各金属板が独立した振動を許容するように外周縁部相互のみを固定して形成したことを特徴とする。
【０００８】
前記請求項１に従属する請求項２に係る発明は、前記厚さの異なる複数の金属板は、最大飽和磁束密度が相対的に高く、鉄損が相対的に大きい金属板と、最大飽和磁束密度が相対的に低く、鉄損が相対的に小さい金属板とからなることを特徴とする。
前記請求項２に従属する請求項３に係る発明は、前記最大飽和磁束密度が相対的に高い金属板は、純鉄で形成され、鉄損が相対的に小さい金属板は、ケイ素鋼で形成されていることを特徴とする。
【０００９】
前記請求項１〜請求項３のいずれか１つに従属する請求項４に係る発明は、前記複数の金属板のうち、電磁石への吸着面を含む金属板を耐摩耗性の大きい金属材で形成したことを特徴とする。
前記請求項４に従属する請求項５に係る発明は、前記耐磨耗性の高い金属材はケイ素鋼であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、アーマチャを形成する各金属板の厚さが異なることで、各金属板の固有振動数が異なり、かつ、各金属板が外周縁部相互のみを固定して形成されて、独立した振動が許容されるので、各金属板の振動が相殺されることによって、アーマチャが電磁石に吸着した際に発生する衝突音を低減することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、前記厚さの異なる金属板として、最大飽和磁束密度が相対的に大きい金属板と、鉄損が相対的に小さい金属板とを積層して形成されるアーマチャは、最大飽和磁束密度と鉄損とが、それぞれ各金属板における最大飽和磁束密度と鉄損の大きさを合成した大きさを有する。
即ち、最大飽和磁束密度については、相対的に最大飽和磁束密度が大きい金属板単体で形成したものよりは、減少し、鉄損についても、相対的に鉄損が大きい金属板単体で形成したものより減少する。
【００１２】
したがって、例えば、従来のように最大飽和磁束密度が大きい純鉄単体で形成されたアーマチャに比較し、最大飽和磁束密度の減少によって、電磁石の吸着力は減少するが、鉄損の減少によりうず電流が減少して電磁石から離脱しやすくなる。
この場合、吸着力は、従来の純鉄単体で形成されたアーマチャではもともと十分過ぎる程であるので、多少減少しても必要な吸着力は確保され、うず電流減少による離脱しやすさが増すことにより、全体としてアーマチャの応答性が向上する。
【００１３】
また、最大飽和磁束密度の大きい金属板、例えば、純鉄単体で形成されるアーマチャの厚さを従来より薄くすることによっても鉄損を減らすことは可能であるが、そのようにするとアーマチャの強度が低下する。
これに対し、最大飽和磁束密度が相対的に大きい金属板と鉄損が相対的に小さい金属板とを積層することでアーマチャの厚さが単体で形成される場合と同程度の厚さとなり強度も確保できる。
【００１４】
請求項３に係る発明によれば、最大飽和磁束密度が相対的に大きい金属板として従来単体で用いられた純鉄を使用し、これより、鉄損の小さい金属板としてケイ素鋼板を使用することにより、吸着力と離脱しやすさとを同時に確保でき、応答性を向上できる。
請求項４に係る発明によれば、アーマチャの電磁石との吸着面部分を耐摩耗性の高い金属板で形成したので、アーマチャの電磁石との吸着面の磨耗を抑制することができる。
【００１５】
なお、閉弁用電磁石と開弁用電磁石とをアーマチャの両側（上下）に備えて、アーマチャの一方の面（下面）が開弁用電磁石に吸着して開弁し、他方の面（上面）が閉弁用電磁石に吸着して閉弁するものでは、アーマチャの両面が夫々耐磨耗性の高い金属板で形成されることになる。
一方、例えば、閉弁はスプリングの付勢力で駆動し、開弁のみ電磁石で該スプリングの付勢力に抗して駆動するようにしたものでは、該開弁用の電磁石に吸着するアーマチャの片面のみを耐磨耗性の高い金属板を用いればよい。
【００１６】
請求項５に係る発明によれば、ケイ素鋼板を用いることにより、耐磨耗性が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１は、後述する各実施の形態に共通な全体システム構成を示す。図において吸・排気弁Ｖは、シリンダヘッド３に設けられた弁口４を開閉可能な弁体部１と、該弁体部１に一体に連設されるステム２を備えて構成される。ステム２はシリンダヘッド３に固設されたガイド筒５内に摺動自在に嵌合される。
【００１８】
シリンダヘッド３の上端には、ステム２の上端を臨ませる凹部６が設けられており、該凹部６内でステム２の上端には、二つ割りコッタ７によりリテーナ８が固定される。
このような吸・排気弁Ｖを開閉駆動する電磁動弁装置は、次のように構成される。シリンダヘッド３上にハウジング９が設けられ、該ハウジング９内には、吸・排気弁Ｖにロッド（又はアーマチャ軸）２１を介して連係されると共にハウジング９内を移動可能な平板状のアーマチャ１０が収納され、かつ、該アーマチャ１０の上面に対向する位置で上側の電磁コイル２６に電流を流すことにより発生した電磁力によりアーマチャ１０を吸着して吸・排気弁Ｖを閉弁作動させる閉弁用電磁石１１と、アーマチャ１０の下面に対向する位置で下側の電磁コイル３０に電流を流すことにより発生した電磁力によりアーマチャ１０を吸着して吸・排気弁Ｖを開弁作動させる開弁用電磁石１２と、が収納固定されている。
【００１９】
また、ハウジング９の上面中央部にチャンバ１７が連結され、ハウジング９の上壁を貫通してチャンバ１７内に突入する前記ロッド２１の上端部にスプリング座２２が固定され、該スプリング座２２とチャンバ１７の上壁下面に設けられたスプリング座２３との間に、ロッド２１及びアーマチャ１０を介して、吸・排気弁Ｖを開弁方向に付勢する開弁用スプリング１３が圧縮状態で配設されている。
【００２０】
前記ハウジング９の端壁１５には、吸・排気弁Ｖのステム２と同軸に円筒状のガイド部２０が一体に設けられており、該ガイド部２０を移動自在に貫通する前記ロッド２１の下端面が、吸・排気弁Ｖのステム２の上端面に当接される。
一方、シリンダヘッド３の凹部６内で、該凹部６の底部および前記リテーナ８間にはステム２を囲むコイル状の閉弁用スプリング１４が圧縮状態で配設されている。前記アーマチャ１０は、ハウジング９内でロッド２１の中間部に連結され、前記のように、該ロッド２１を介して、吸・排気弁Ｖに連係される。
【００２１】
閉弁用電磁石１１は、アーマチャ１０側に開放した環状の溝２４を有してロッド２１を同軸に囲むリング状の固定コア２５と、合成樹脂から成るモールド部（図示せず）で被覆されて前記溝２４内に嵌入されたリング状の電磁コイル２６とからなる。また開弁用電磁石１２は、アーマチャ１０側に開放した環状の溝２８を有してロッド２１を同軸に囲むリング状の固定コア２９と、合成樹脂からなるモールド部（図示せず）で被覆されて前記溝２８内に嵌入されたリング状の電磁コイル３０とからなる。
【００２２】
次に、アーマチャ１０の応答性改善を図った第１の実施の形態を、図２に基づいて説明する。上記した内燃機関の電磁動弁装置において、アーマチャ１０が、厚さの異なる第１金属板６０と第２金属板７０とを積層し、これら第１金属板６０と第２金属板７０とが独立した振動を許容するように外周縁部相互のみを固定して形成されている。
【００２３】
これにより、第１金属板６０と第２金属板７０との厚さが異なることで、それぞれの固有振動数が異なるので、各金属板の振動が相殺されることによって、アーマチャ１０が電磁石に吸着した際に発生する衝突音を低減することができる。
ここで、２つの金属板は、同一の金属、例えば、純鉄で形成してもよいが、異なる金属、例えば、薄い金属板をケイ素鋼とし厚い金属板を純鉄で形成するようにしてもよく、後者の場合は以下のような応答性改善効果も得られる。
【００２４】
２種類の金属板の積層構造であるアーマチャ１０の最大飽和磁束密度と鉄損とは、それぞれ、第１金属板６０及び第２金属板７０の最大飽和磁束密度と鉄損とを合成した大きさを持つ。
これにより、従来のように最大飽和磁束密度が大きい純鉄単体で形成されたアーマチャに比較し、最大飽和磁束密度の減少によって、電磁石の吸着力は減少するが、鉄損の減少によりうず電流が減少して電磁石から離脱しやすくなる。
【００２５】
この場合、吸着力は、従来の純鉄単体で形成されたアーマチャではもともと十分過ぎる程であるので、多少減少しても必要な吸着力は確保され、うず電流減少による離脱しやすさが増すことにより、全体としてアーマチャ１０の応答性が向上する。
また、最大飽和磁束密度の大きい金属板、例えば、純鉄単体で形成されるアーマチャの厚さを従来より薄くすることによっても鉄損を減らすことは可能であるが、そのようにするとアーマチャの強度が低下する。
【００２６】
これに対し、最大飽和磁束密度が相対的に大きい金属板と鉄損が相対的に小さい金属板とを積層することでアーマチャ１０の厚さが、単体で形成される場合と同程度の厚さとなり強度も確保できる。
次に、アーマチャ１０の吸着時の耐摩耗性改善も図った第２の実施の形態を、図３に基づいて説明する。このものでは、アーマチャ１０が純鉄で形成された第１金属板８０を中央に挟んで、上下両側に耐摩耗性が高いケイ素鋼で形成された第２金属板９０を積層して形成されている。例えば、純鉄製の第１金属板８０の厚さはケイ素鋼製の第２金属板９０の厚さの約２倍（例えば、アーマチャ１０の厚さを６ｍｍとすると、第１金属板８０の厚さは約３ｍｍで、第２金属板９０の厚さは約１．５ｍｍとなる。）である。
【００２７】
このようにすれば、第１金属板８０と第２金属板９０との厚さを変え、また、各金属板相互を独立した振動を許容するように一部を固定することにより、第１の実施の形態と同様に、吸着時の衝突音を軽減する効果が得られると共に、第１金属板８０として純鉄、第２金属板９０としてケイ素鋼を用いるので上記応答性改善効果も得られ、かつ、最大飽和磁束密度の大きい純鉄により吸着力を確保しつつケイ素鋼による耐摩耗性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の電磁動弁装置の縦断面図
【図２】本発明に係る第１の実施の形態のアーマチャの拡大縦断面図
【図３】本発明に係る第２の実施の形態のアーマチャの拡大縦断面図
【符号の説明】
１０ アーマチャ         ６０ 第１金属板
１１ 閉弁用電磁石       ７０ 第２金属板
１２ 開弁用電磁石       ８０ 第１金属板
４０ 第１金属板         ９０ 第２金属板
５０ 第２金属板           Ｖ 吸・排気弁
【図１】
0003572447.tif 000002
【図２】
0003572447.tif 000003
【図３】
0003572447.tif 000004