(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーマチュアと、該アーマチュアの両側面にそれぞれ対向配置され、当該アーマチュアに電磁吸引力を作用させる一対の電磁石と、前記アーマチュアを両電磁石側にそれぞれ付勢する一対の戻しばねと、を含んで構成された電磁駆動装置において、
一方の戻しばねに対して他方の戻しばねの耐へたり性を高めるようにしたことを特徴とする電磁駆動装置。
【請求項２】
弁体に設けられたアーマチュアと、該アーマチュアの両側面にそれぞれ対向配置され、当該アーマチュアに電磁吸引力を作用させる開弁用電磁石及び閉弁用電磁石と、前記アーマチュアを両電磁石側にそれぞれ付勢する開弁側戻しばね及び閉弁側戻しばねと、を含んで構成された内燃機関における電磁駆動式動弁装置において、
前記閉弁側戻しばねの圧縮時に該閉弁側戻しばねに印加される最大応力よりも開弁側戻しばねの圧縮時に該開弁側戻しばねに印加される最大応力が小となるように設定したことを特徴とする内燃機関における電磁駆動式動弁装置。
【請求項３】
前記閉弁側戻しばねに印加される最大応力と開弁側戻しばねに印加される最大応力の比を、略閉弁時間と開弁時間の比に設定したことを特徴とする請求項２記載の内燃機関における電磁駆動式動弁装置。
【請求項４】
前記閉弁側戻しばねに印加される最大応力と開弁側戻しばねに印加される最大応力の比を、閉弁時間と開弁時間の比である略２対１の比に設定したことを特徴とする請求項３記載の内燃機関における電磁駆動式動弁装置。
【請求項５】
前記最大応力の設定に代えて、閉弁側戻しばねの個数よりも開側戻しばねの個数を大とする設定にしたことを特徴とする請求項２記載の内燃機関における電磁駆動式動弁装置。
【請求項６】
前記最大応力の設定に代えて、閉弁側戻しばねのへたり強度よりも開側戻しばねのへたり強度を大とする設定にしたことを特徴とする請求項２記載の内燃機関における電磁駆動式動弁装置。
【請求項７】
前記最大応力の設定に代えて、閉弁時間経過時の閉弁側戻しばねのへたり率と開弁時間経過時の開側戻しばねのへたり率とを略同一とする設定にしたことを特徴とする請求項２記載の内燃機関における電磁駆動式動弁装置。
【請求項８】
前記閉弁時間と開弁時間の比が略２対１の比であることを特徴とする請求項７記載の内燃機関における電磁駆動式動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁駆動装置及び内燃機関における電磁駆動式動弁装置に関し、特に、動作の安定化を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁駆動装置として、内燃機関の吸・排気弁等の弁の駆動を行う電磁駆動式動弁装置は、従来、弁のステムに設けられたアーマチュアと、該アーマチュアの両側面にそれぞれ対向配置され、当該アーマチュアに電磁吸引力を作用させる一対の電磁石、即ち、開弁用電磁石及び閉弁用電磁石と、前記アーマチュアを両電磁石側にそれぞれ付勢する一対の戻しばね、即ち、開弁側戻しばね及び閉弁側戻しばねと、を含んで構成される（特開平７−３３５４３７号公報参照）。
【０００３】
このような電磁駆動式動弁装置においては、従来  開弁用電磁石及び閉弁用電磁石による電磁吸引力をアーマチュアに均等に作用させるため、開弁側戻しばね及び閉弁側戻しばねは、同一の仕様に設定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、開弁側戻しばね及び閉弁側戻しばねは、同一の仕様に設定されている従来の電磁駆動装置においては、初期設定時には、アーマチュアのばね振動の振動中心（中立点）が、略対向配置されている電磁石間の中央位置にあり、両電磁石による電磁吸引力は、アーマチュアに均等に作用して問題がない。
【０００５】
しかしながら、ばねの経時劣化（ばね荷重のへたり）が進行するに連れて、前記の中立点がずれる。
通常の内燃機関の吸・排気弁の駆動を行う電磁駆動式動弁装置においては、閉弁時間と開弁時間との比は、略２：１であり、閉弁時に開弁側戻しばねが圧縮されている時間の方が、開弁時に閉弁側戻しばねが圧縮されている時間よりも長いため、開弁側戻しばねの経時劣化が閉弁側戻しばねの経時劣化よりも大きくなり、中立点が閉弁用電磁石側にずれ、結果として、アーマチュアに作用する開弁用電磁石による電磁吸引力が弱くなり、アーマチュアを安定して吸引保持できない場合が生じると共に、閉弁時にアーマチュアの閉弁用電磁石に対する着座速度が速くなる等、開・閉弁作用が安定して行われないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、アーマチュアの戻しばねの経時劣化の進行に対処した構成によって、安定した動作を継続可能とした電磁駆動装置及び内燃機関における電磁駆動式動弁装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
アーマチュアと、該アーマチュアの両側面にそれぞれ対向配置され、当該アーマチュアに電磁吸引力を作用させる一対の電磁石と、前記アーマチュアを両電磁石側にそれぞれ付勢する一対の戻しばねと、を含んで構成された電磁駆動装置において、
一方の戻しばねに対して他方の戻しばねの耐へたり性を高めるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、
弁体に設けられたアーマチュアと、該アーマチュアの両側面にそれぞれ対向配置され、当該アーマチュアに電磁吸引力を作用させる開弁用電磁石及び閉弁用電磁石と、前記アーマチュアを両電磁石側にそれぞれ付勢する開弁側戻しばね及び閉弁側戻しばねと、を含んで構成された内燃機関における電磁駆動式動弁装置において、
前記閉弁側戻しばねの圧縮時に該閉弁側戻しばねに印加される最大応力よりも開弁側戻しばねの圧縮時に該開弁側戻しばねに印加される最大応力が小となるように設定したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、
前記閉弁側戻しばねに印加される最大応力と開弁側戻しばねに印加される最大応力の比を、略閉弁時間と開弁時間の比に設定したことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、
前記閉弁側戻しばねに印加される最大応力と開弁側戻しばねに印加される最大応力の比を、閉弁時間と開弁時間の比である略２対１の比に設定したことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、
前記最大応力の設定に代えて、閉弁側戻しばねの個数よりも開側戻しばねの個数を大とする設定にしたことを特徴とする。
請求項６に係る発明は、
前記最大応力の設定に代えて、閉弁側戻しばねのへたり強度よりも開側戻しばねのへたり強度を大とする設定にしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項７に係る発明は、
前記最大応力の設定に代えて、閉弁時間経過時の閉弁側戻しばねのへたり率と開弁時間経過時の開側戻しばねのへたり率とを略同一とする設定にしたことを特徴とする。
請求項８に係る発明は、
前記閉弁時間と開弁時間の比が略２対１の比であることを特徴とする。
【００１２】
かかる本発明の作用について説明する。
請求項１に係る発明において、一対の戻しばねが同一の仕様に設定されている従来の電磁駆動装置においては、ばねの経時劣化（ばね荷重のへたり）が進行するに連れて、中立点がずれる。
請求項１に係る発明によると、一方の戻しばねに対して他方の戻しばねの耐へたり性を高めるようにした結果、耐へたり性が高められた戻しばねの経時劣化が抑えられ、中立点がずれるのを抑制できる。
【００１３】
開弁側戻しばねと閉弁側戻しばねとが同一の仕様に設定されている従来の内燃機関における電磁駆動式動弁装置においては、ばねの経時劣化（ばね荷重のへたり）が進行するに連れて、中立点が閉弁用電磁石側にずれる。
これは、通常の内燃機関の吸・排気弁の駆動を行う電磁駆動式動弁装置の場合、閉弁時間と開弁時間との比が、例えば、略２：１であり、閉弁時に開弁側戻しばねが圧縮されている時間の方が、開弁時に閉弁側戻しばねが圧縮されている時間よりも長いためである。
【００１４】
請求項２に係る発明によると、閉弁側戻しばねに印加される最大応力よりも開弁側戻しばねに印加される最大応力が小となるように設定した結果、開弁側戻しばねの経時劣化が抑えられ、中立点が閉弁用電磁石側にずれるのを抑制できる。特に、請求項３及び４に係る発明のように、閉弁側戻しばねに印加される最大応力と開弁側戻しばねに印加される最大応力の比を、略閉弁時間と開弁時間の比、例えば、略２対１の比（２：１）とすることにより、閉弁時に開弁側戻しばねが圧縮されている時間の方が、開弁時に閉弁側戻しばねが圧縮されている時間よりも長いことを考慮した設定にすることができ、より有効である。
【００１５】
又、請求項５及び６に係る発明によると、閉弁側戻しばねの個数よりも開側戻しばねの個数を大とする設定、閉弁側戻しばねのへたり強度よりも開側戻しばねのへたり強度を大とする設定した結果、開弁側戻しばねの経時劣化が抑えられ、中立点が閉弁用電磁石側にずれるのを抑制できる。
更に、請求項７及び８に係る発明によると、閉弁時間経過時の閉弁側戻しばねのへたり率と開弁時間経過時の開側戻しばねのへたり率とを略同一とする設定にした結果、閉弁時間と開弁時間の相違に係わらず、両戻しばねのへたり率が略同一となるため、開弁側戻しばねの経時劣化（ばね荷重のへたり）が閉弁側戻しばねの経時劣化よりも進むのが抑えられ、中立点が閉弁用電磁石側にずれるのを抑制できる。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、戻しばね荷重のへたりの経時変化に対するアーマチュアの中立点の変化を抑えることができ、電磁駆動装置の安定した作動を得ることができる。
請求項２〜８に係る発明によれば、通常の内燃機関の吸・排気弁の駆動を行う電磁駆動式動弁装置において、開弁側戻しばねの経時劣化（ばね荷重のへたり）が抑えられ、中立点が閉弁用電磁石側にずれるのを抑制できる結果、アーマチュアに作用する開弁用電磁石による電磁吸引力を初期設定時と同様に確保でき、アーマチュアを安定して吸引保持できると共に、閉弁時にアーマチュアの閉弁用電磁石に対する着座速度が速くなるのを抑制でき、開・閉弁作用を安定して行うことができる。
【００１７】
特に、請求項２に係る発明によれば、戻しばねの圧縮時に該戻しばねに印加される最大応力の大小の設定によって、上記の作用をより効果的に奏することがてきる。
又、請求項３及び４に係る発明によれば、開弁時に閉弁側戻しばねが圧縮されている時間よりも長いことを考慮した設定にすることができ、より有効的である。
【００１８】
請求項５に係る発明によれば、戻しばねの個数の設定により、上記の作用をより効果的に奏することがてきる。
請求項６に係る発明によれば、戻しばねのばね材の選定による戻しばねのへたり強度の設定により、上記の作用をより効果的に奏することがてきる。
請求項７及び８に係る発明によれば、戻しばねのばね材の選定により、閉弁時間経過時の閉弁側戻しばねのへたり率と開弁時間経過時の開側戻しばねのへたり率とを略同一とする設定により、上記の作用をより効果的に奏することがてきる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明に係る電磁駆動装置並びに内燃機関における電磁駆動式動弁装置の一実施形態を示す縦断面図である。
即ち、この図において、シリンダヘッド１には図示しない燃焼室に臨んで開口する吸気ポート（排気ポート）が設けられ、該吸気ポート（排気ポート）を開閉する電磁駆動式動弁装置２が設けられている。
【００２０】
かかる電磁駆動式動弁装置２は、シリンダヘッド１上に設けられる非磁性材料製のハウジング３と、例えば弁体４のステム５に一体に設けられてハウジング３内に移動可能に収納される長方形状のアーマチュア６と、このアーマチュア６を吸引して弁体４を閉弁作動せしめる電磁力を発生する閉弁用電磁石７と、アーマチュア６を吸引して弁体４を開弁作動せしめる電磁力を発生する開弁用電磁石８と、弁体４の閉弁方向に向けてアーマチュア６を付勢する閉弁側戻しばね９と、弁体４の開弁方向に向けてアーマチュア６を付勢する開弁側戻しばね１０と、を含んで構成されている。
【００２１】
前記閉弁用電磁石７は、ハウジング３内のアーマチュア６の上面に対向する位置でハウジング３内に固定配置されるものであり、アーマチュア６側に開放した略Ｕ字状の横断面形状を有すると共に、ステム５を同軸に囲繞する固定コア１１内にコイル１２を収納して構成される。
又、開弁用電磁石８は、ハウジング３内のアーマチュア６の下面に対向する位置でハウジング３内に固定配置されるものであり、アーマチュア６側に開放した略Ｕ字状の横断面形状を有すると共に、ステム５を同軸に囲繞する固定コア１３内にコイル１４を収納して構成される。
【００２２】
尚、上記固定コア１１及び１３は、長方形状のアーマチュア６に対応して、その横断面形状が４つの角部にアール部を設けた略長方形状をなすように構成される。
一方、閉弁側戻しばね９は、アーマチュア６に上方に向けてのばね力を作用させるように、シリンダヘッド１上面の収納溝１５内において、収納溝１５底面とステム５下部の外周部に固定されたばね座１６との間に介装される。
【００２３】
又、開弁側戻しばね１０は、アーマチュア６に下方に向けてのばね力を作用させるように、ハウジング３の上面に取り付けられた収納部１７内において、収納部１７内上面のばね座１８とステム５上端部に固定されたばね座１９との間に介装される。
従って、両戻しばね９，１０は、両電磁石７，８が消磁状態にあるときに、アーマチュア６を両電磁石７，８間の中央部における平衡中立位置に保持し、この状態では、弁体４は閉弁位置と開弁位置の中間位置に位置する。
【００２４】
かかる電磁駆動式動弁装置２の作動を図２の装置概念図及び図３のバルブリフト状態図を参照して説明すると、閉弁用電磁石７に通電することによって発生した電磁吸引力によりアーマチュア６が吸引されて、弁体４が閉弁作動される（図２（Ａ）の全閉弁状態、図３▲１▼参照）。このとき、閉弁側戻しばね９は、アーマチュア６に上方に向けてのばね力を作用させており、その一方で開弁側戻しばね１０は、圧縮状態となる。
【００２５】
次に、開弁用電磁石８に通電することによって発生した電磁吸引力によりアーマチュア６が吸引されて、弁体４が開弁作動される（図２（Ｃ）の全開弁状態、図３▲２▼参照）。このとき、開弁側戻しばね１０は、アーマチュア６に下方に向けてのばね力を作用させており、その一方で閉弁側戻しばね９は、圧縮状態となる。
【００２６】
尚、上記の全閉弁状態から全開弁状態に移行するときには、図２（Ｂ）の中間リフト状態、即ち、上述したように、弁体４は閉弁位置と開弁位置の中間位置に位置した状態となる（図３▲３▼参照）。
図４は、他の実施形態の電磁駆動式動弁装置の縦断面図である。
即ち、この実施形態の動弁装置２は、開弁側戻しばねを２つ設けるようにしたものであり、一方の開弁側戻しばね１０Ａの内側に他方の開弁側戻しばね１０Ｂを配して、両開弁側戻しばね１０Ｂ、１０Ａを内外２重の配置状態とし、これら内外２重の配置状態の開弁側戻しばね１０Ｂ，１０Ａを、アーマチュア６に下方に向けてのばね力を作用させるように、ハウジング３の上面に取り付けられた収納部１７内において、収納部１７内上面のばね座２０とステム５上端部に固定されたばね座２１との間に介装してある。
【００２７】
ここで、本発明においては、以上の電磁駆動式動弁装置２において、次の（１）〜（７）のように設定して、閉弁側戻しばね９に対して開弁側戻しばね１０の耐へたり性を向上する。
（１）閉弁側戻しばね９の圧縮時に該閉弁側戻しばね９に印加される最大応力σＡ  よりも開弁側戻しばね１０の圧縮時に該開弁側戻しばね１０に印加される最大応力σＢ  が小となる（σＡ  ＞σＢ  ）ように設定する。
（２）（１）において、閉弁側戻しばね９に印加される最大応力σＡ  と開弁側戻しばね１０に印加される最大応力σＢ  の比（σＡ  ：σＢ  ）を、略閉弁時間と開弁時間の比に設定する。
（３）（２）において、σＡ  ：σＢ  を、例えば閉弁時間と開弁時間の比である略２対１の比（２：１）とする。
（４）閉弁側戻しばね９の個数（例えば１つ）よりも開側戻しばね１０Ａ，１０Ｂの個数（例えば２つ）を大とする設定にする（図４の実施形態参照）。
（５）両戻しばね９，１０のばね材の選定によって、閉弁側戻しばね９のへたり強度よりも開側戻しばね１０のへたり強度を大とする設定にする。
（６）両戻しばね９，１０のばね材の選定によって、閉弁時間ｔ２  経過時の閉弁側戻しばね９のへたり率と開弁時間ｔ１  経過時の開側戻しばね１０のへたり率とを略同一とする設定にした（図５参照）。
（７）（６）において、閉弁時間ｔ２  と開弁時間ｔ１  の比を略２対１の比に設定する。
【００２８】
かかる構成によると、次のような作用・効果を奏する。
即ち、開弁側戻しばねと閉弁側戻しばねとが同一の仕様に設定されている従来の電磁駆動式弁装置においては、ばねの経時劣化（ばね荷重のへたり）が進行するに連れて、中立点が閉弁用電磁石側にずれる。
これは、通常の内燃機関の吸・排気弁の駆動を行う電磁駆動式動弁装置においては、閉弁時間と開弁時間との比が、略２：１であり、閉弁時に開弁側戻しばねが圧縮されている時間の方が、開弁時に閉弁側戻しばねが圧縮されている時間よりも長いためである。
【００２９】
上記の（１）の設定によると、閉弁側戻しばね９に印加される最大応力σＡ  よりも開弁側戻しばね１０に印加される最大応力σＢ  が小となる（σＡ  ＞σＢ  ）ように設定した結果、開弁側戻しばね１０の経時劣化（ばね荷重のへたり）が抑えられ、中立点が閉弁用電磁石７側にずれるのを抑制できる。
特に、（２）及び（３）の設定のように、σＡ  ：σＢ  を、略閉弁時間と開弁時間の比、例えば、略２対１の比（２：１）とすることにより、閉弁時に開弁側戻しばね１０が圧縮されている時間の方が、開弁時に閉弁側戻しばね９が圧縮されている時間よりも長いことを考慮した設定にすることができ、より有効である。
【００３０】
又、上記の（４）及び（５）の設定によると、閉弁側戻しばね９の個数（例えば１つ）よりも開側戻しばね１０Ａ，１０Ｂの個数（例えば２つ）を大とする設定、閉弁側戻しばね９のへたり強度よりも開側戻しばね１０のへたり強度を大とする設定した結果、開弁側戻しばね１０，１０Ａ，１０Ｂの経時劣化（ばね荷重のへたり）が抑えられ、中立点が閉弁用電磁石７側にずれるのを抑制できる。
【００３１】
更に、上記の（６）及び（７）の設定によると、閉弁時間経過時の閉弁側戻しばね９のへたり率と開弁時間経過時の開側戻しばね１０のへたり率とを略同一とする設定にした結果、閉弁時間と開弁時間の相違に係わらず、両戻しばね９，１０のへたり率が略同一となるため、開弁側戻しばね１０の経時劣化（ばね荷重のへたり）が閉弁側戻しばね９の経時劣化よりも進むのが抑えられ、中立点が閉弁用電磁石７側にずれるのを抑制できる。
【００３２】
従って、以上のように、開弁側戻しばね１０の経時劣化（ばね荷重のへたり）が抑えられ、中立点が閉弁用電磁石７側にずれるのを抑制できる結果、開弁用電磁石８によるアーマチュア６への電磁吸引力を初期設定時と同様に確保でき、アーマチュア６を安定して吸引保持できると共に、閉弁時にアーマチュア６の閉弁用電磁石７に対する着座速度が速くなるのを抑制でき、開・閉弁作用を安定して行うことができる。
【００３３】
尚、上記の実施形態においては、電磁駆動式動弁装置の閉弁側戻しばねに対して開弁側戻しばねの耐へたり性を向上する発明について説明したが、本発明のうち請求項１に係る発明は、弁を駆動するのに限らない電磁駆動装置、即ち、アーマチュアと、該アーマチュアの両側面にそれぞれ対向配置され、当該アーマチュアに電磁吸引力を作用させる一対の電磁石と、前記アーマチュアを両電磁石側にそれぞれ付勢する一対の戻しばねと、を含んで構成された電磁駆動装置において、一方の戻しばねに対して他方の戻しばねの耐へたり性を高めるようにしたことを特徴とするものであり、戻しばね荷重のへたりの経時変化に対するアーマチュアの中立点の変化を抑えることができ、電磁駆動装置の安定した作動を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電磁駆動装置並びに内燃機関における電磁駆動式動弁装置の一実施形態を示す縦断面図
【図２】同上の実施形態装置の概念図で、（Ａ）は全閉弁状態、（Ｂ）は全開弁状態、（Ｃ）は中間リフト状態
【図３】バルブリフト状態図
【図４】他の実施形態の縦断面図
【図５】開弁側戻しばねと閉弁側戻しばねの時間経過に伴うへたり率を示す特性図
【符号の説明】
１  シリンダヘッド
２  電磁駆動式動弁装置
３  ハウジング
４  弁体
５  ステム
６  アーマチュア
７  閉弁用電磁石
８  開弁用電磁石
９  閉弁側戻しばね
１０  開弁側戻しばね
１０Ｂ、１０Ａ  開弁側戻しばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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