(57)【要約】【課題】  初期駆動を容易に行なうことができる電磁駆動弁を提供する。【解決手段】  電磁駆動弁１０は、コイル６２を有し、電磁力を発生する電磁石６０と、支持端３３および２３を有し、電磁力が作用されて、支持端３３および２３を中心に開弁位置と閉弁位置との間で揺動運動するアッパディスク３１およびロアディスク２１とを備える。アッパディスク３１およびロアディスク２１は、電磁力が作用されていない状態で、開弁位置と閉弁位置との間の中間位置に保持されている。コイル６２への電流供給により、アッパディスク３１およびロアディスク２１を開弁位置および閉弁位置に運動させる方向の電磁力が、それぞれ、アッパディスク３１およびロアディスク２１の位置Ｘ１およびＸ２に作用する。電磁石６０は、位置Ｘ１および支持端３３間の距離Ｌ１と、位置Ｘ２および支持端２３間の距離Ｌ２とが、異なる大きさとなるように設けられている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モノコイルを有し、電磁力を発生する電磁石と、
回転自在に支持された支持部を有し、前記電磁力が作用されて、前記支持部を中心に開弁位置と閉弁位置との間で揺動運動する可動子とを備え、
前記可動子は、前記電磁力が作用されていない状態で、前記開弁位置と前記閉弁位置との間の中間位置に保持されており、前記モノコイルへの電流供給により、前記可動子を前記開弁位置および前記閉弁位置に運動させる方向の電磁力が、それぞれ、前記可動子の第１および第２の位置に作用し、
前記電磁石は、前記第１の位置および前記支持部間の距離と、前記第２の位置および前記支持部間の距離とが、異なる大きさとなるように設けられている、電磁駆動弁。
【請求項２】
モノコイルを有し、電磁力を発生する電磁石と、
回転自在に支持された支持部を有し、前記電磁力が作用されて、前記支持部を中心に開弁位置と閉弁位置との間で揺動運動する可動子とを備え、
前記可動子は、前記電磁力が作用されていない状態で、前記開弁位置と前記閉弁位置との間の中間位置に保持されており、前記モノコイルへの電流供給により、前記可動子を、前記開弁位置および前記閉弁位置に運動させる方向の電磁力をそれぞれ生じさせる第１および第２の磁束が、前記可動子内に流れ、
前記電磁石は、前記第１の磁束と前記第２の磁束とが異なる大きさとなるように設けられている、電磁駆動弁。
【請求項３】
前記電磁石は、前記モノコイルが旋回され、前記可動子との間で前記第１および第２の磁束が通る磁気回路が、それぞれ形成される第１および第２のコア部をさらに有し、
前記第１のコア部に旋回される前記モノコイルの巻き数と、前記第２のコア部に旋回される前記モノコイルの巻き数とが異なる、請求項２に記載の電磁駆動弁。
【請求項４】
前記電磁石は、前記モノコイルが旋回され、前記可動子との間で前記第１および第２の磁束が通る磁気回路が、それぞれ形成される第１および第２のコア部をさらに有し、
前記第１のコア部を形成する材料の透磁率と、前記第２のコア部を形成する材料の透磁率とが異なる、請求項２または３に記載の電磁駆動弁。
【請求項５】
前記電磁石は、前記モノコイルが旋回され、前記可動子との間で前記第１および第２の磁束が通る磁気回路が、それぞれ形成される第１および第２のコア部をさらに有し、
前記第１の磁束が流れる方向に直交する平面で切断された時の前記第１のコア部の最小断面積と、前記第２の磁束が流れる方向に直交する平面で切断された時の前記第２のコア部の最小断面積とが異なる、請求項２から４のいずれか１項に記載の電磁駆動弁。
【請求項６】
モノコイルを有し、電磁力を発生する電磁石と、
回転自在に支持された支持部を有し、前記電磁力が作用されて、前記支持部を中心に開弁位置と閉弁位置との間で揺動運動する可動子とを備え、
前記可動子は、前記電磁力が作用されていない状態で、前記開弁位置と前記閉弁位置との間にある中立位置に保持されており、前記モノコイルへの電流供給により、前記可動子を前記開弁位置および前記閉弁位置に運動させる方向の電磁力が、前記可動子に作用し、
前記中立位置は、前記開弁位置と前記閉弁位置との間の中間位置から、前記開弁位置および前記閉弁位置のいずれか一方にオフセットされている、電磁駆動弁。
【請求項７】
前記可動子は、互いに間隔を隔てて複数、設けられており、前記電磁石は、複数の前記可動子の間に配置されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の電磁駆動弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、電磁駆動弁に関し、より特定的には、モノコイルにより構成された電磁石を備える電磁駆動弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁駆動弁に関して、たとえば、米国特許第６４６７４４１号明細書には、電磁力とスプリングとの協働によって内燃機関のバルブが作動する電磁アクチュエータが開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された電磁アクチュエータは、回転駆動式と呼ばれており、回転自在に支持された揺動アームの揺動運動から直線運動を取り出し、バルブを開弁位置と閉弁位置との間で往復運動させている。揺動アームの両側には、鉄芯とその鉄芯の周りに巻かれたコイルとから構成される電磁石が１つずつ配置されている。揺動アームを揺動させるため、これらの電磁石に交互に電流供給し、揺動アームの上下に電磁力を作用させている。
【０００３】
また、特開２００２−１１５５１５号公報には、車両への搭載性を向上させるとともに、重量の低減およびコストの削減を図ることを目的とした電磁駆動弁用アクチュエータが開示されている（特許文献２）。また、特開２００１−２１４７６４号公報には、電磁石と可動子との衝突速度を小さくして、騒音や振動を抑え、電力消費を少なくすることを目的とした内燃機関の動弁装置が開示されている（特許文献３）。
【０００４】
また、特開平１１−１４１３１９号公報には、一対の電磁石に同等の励磁電流を供給しつつ、開弁方向と閉弁方向とに同等の動作特性を実現することを目的とした内燃機関の電磁駆動弁が開示されている（特許文献４）。特許文献２から４に開示された電磁駆動弁用アクチュエータ等は、特許文献１に開示された回転駆動式に対して並進駆動式と呼ばれており、バルブのステムに設けられた鍔状のアーマチャに電磁力を直接、作用させ、バルブを往復運動させている。
【特許文献１】米国特許第６４６７４４１号明細書
【特許文献２】特開２００２−１１５５１５号公報
【特許文献３】特開２００１−２１４７６４号公報
【特許文献４】特開平１１−１４１３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された回転駆動式の電磁アクチュエータでは、始動前、揺動アームの揺動支点に設けられたトーションバーの弾性力と、バルブのステムに設けられた渦巻きばねの弾性力とによって、揺動アームが、開弁位置と閉弁位置との中間位置に位置決めされている。電磁アクチュエータを初期駆動させる場合、上下に配置された電磁石のいずれか一方に電流供給する。すると、その電流供給した電磁石で、揺動アームを引き寄せる電磁力が発生し、揺動アームが揺動し始める。
【０００６】
しかしながら、揺動アームの上下に配置された電磁石が、モノコイル（連続する一続きのコイル）から構成されている場合、電磁石に電流供給すると、揺動アームの上下に等しい大きさの電磁力が作用する。この場合、揺動アームが、中間位置に静止したままとなり、電磁アクチュエータを初期駆動させることができない。
【０００７】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、初期駆動を容易に行なうことができる電磁駆動弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の１つの局面に従った電磁駆動弁は、モノコイルを有し、電磁力を発生する電磁石と、回転自在に支持された支持部を有し、電磁力が作用されて、支持部を中心に開弁位置と閉弁位置との間で揺動運動する可動子とを備える。可動子は、電磁力が作用されていない状態で、開弁位置と閉弁位置との間の中間位置に保持されている。モノコイルへの電流供給により、可動子を開弁位置および閉弁位置に運動させる方向の電磁力が、それぞれ、可動子の第１および第２の位置に作用する。電磁石は、第１の位置および支持部間の距離と、第２の位置および支持部間の距離とが、異なる大きさとなるように設けられている。
【０００９】
なお、モノコイルとは、連続する一続きのコイルを指す（以下に続くモノコイルに関しても、同様に理解する）。モノコイルに電流を供給すると、可動子を開弁位置および閉弁位置に運動させる方向の電磁力が、同時に可動子に作用する。また、開弁位置と閉弁位置との間の中間位置とは、開弁位置からの距離と閉弁位置からの距離とが等しくなる、開弁位置と閉弁位置との中心位置を指す（以下に続く中間位置に関しても、同様に理解する）。
【００１０】
このように構成された電磁駆動弁によれば、可動子が中間位置に保持された始動前の状態で、電磁石と可動子との間の隙間が、開弁方向の電磁力が作用する第１の位置と、閉弁方向の電磁力が作用する第２の位置とで異なる大きさとなる。これにより、モノコイルへの電流供給によって、電磁石と可動子との間の隙間が小さい方の位置では、相対的に大きい電磁力が可動子に作用し、電磁石と可動子との間の隙間が大きい方の位置では、相対的に小さい電磁力が可動子に作用する。したがって、可動子を、始動前に保持された中間位置から、開弁位置および閉弁位置のいずれか一方の側に揺動させ始めることができる。このため、電磁駆動弁の初期駆動を容易に行なうことができる。
【００１１】
この発明の別の局面に従った電磁駆動弁は、モノコイルを有し、電磁力を発生する電磁石と、回転自在に支持された支持部を有し、電磁力が作用されて、支持部を中心に開弁位置と閉弁位置との間で揺動運動する可動子とを備える。可動子は、電磁力が作用されていない状態で、開弁位置と閉弁位置との間の中間位置に保持されている。モノコイルへの電流供給により、可動子を、開弁位置および閉弁位置に運動させる方向の電磁力をそれぞれ生じさせる第１および第２の磁束が、可動子内に流れる。電磁石は、第１の磁束と第２の磁束とが異なる大きさとなるように設けられている。
【００１２】
このように構成された電磁駆動弁によれば、開弁方向の電磁力を発生させる第１の磁束と、閉弁方向の電磁力を発生させる第２の磁束とが異なる大きさとなるように、電磁石が設けられている。このため、モノコイルへの電流供給により、可動子内に大きい磁束が流れた方では、相対的に大きい電磁力が発生し、小さい磁束が流れた方では、相対的に小さい電磁力が発生する。したがって、可動子を、始動前に保持された中間位置から、開弁位置および閉弁位置のいずれか一方の側に揺動させ始めることができる。このため、電磁駆動弁の初期駆動を容易に行なうことができる。
【００１３】
また好ましくは、電磁石は、モノコイルが旋回され、可動子との間で第１および第２の磁束が通る磁気回路が、それぞれ形成される第１および第２のコア部をさらに有する。第１のコア部に旋回されるモノコイルの巻き数と、第２のコア部に旋回されるモノコイルの巻き数とが異なる。このように構成された電磁駆動弁によれば、モノコイルの巻き数の多い方のコア部では、そのコア部と可動子との間で流れる磁束が、相対的に大きくなり、モノコイルの巻き数が少ない方のコア部では、そのコア部と可動子との間で流れる磁束が、相対的に小さくなる。したがって、モノコイルの巻き数に差を設けることによって、初期駆動が容易な電磁駆動弁を実現することができる。
【００１４】
また好ましくは、電磁石は、モノコイルが旋回され、可動子との間で第１および第２の磁束が通る磁気回路が、それぞれ形成される第１および第２のコア部をさらに有する。第１のコア部を形成する材料の透磁率と、第２のコア部を形成する材料の透磁率とが異なる。このように構成された電磁駆動弁によれば、透磁率が大きい方のコア部では、そのコア部と可動子との間で流れる磁束が、相対的に大きくなり、透磁率が小さい方のコア部では、そのコア部と可動子との間で流れる磁束が、相対的に小さくなる。したがって、コア部を形成する材料の透磁率に差を設けることによって、初期駆動が容易な電磁駆動弁を実現することができる。
【００１５】
また好ましくは、電磁石は、モノコイルが旋回され、可動子との間で第１および第２の磁束が通る磁気回路が、それぞれ形成される第１および第２のコア部をさらに有する。第１の磁束が流れる方向に直交する平面で切断された時の第１のコア部の最小断面積と、第２の磁束が流れる方向に直交する平面で切断された時の第２のコア部の最小断面積とが異なる。このように構成された電磁駆動弁によれば、最小断面積が大きい方のコア部では、そのコア部と可動子との間で流れる磁束が、相対的に大きくなり、最小断面積が小さい方のコア部では、そのコア部と可動子との間で流れる磁束が、相対的に小さくなる。したがって、磁束の通り道となるコア部の最小断面積に差を設けることによって、初期駆動が容易な電磁駆動弁を実現することができる。
【００１６】
この発明のさらに別の局面に従った電磁駆動弁は、モノコイルを有し、電磁力を発生する電磁石と、回転自在に支持された支持部を有し、電磁力が作用されて、支持部を中心に開弁位置と閉弁位置との間で揺動運動する可動子とを備える。可動子は、電磁力が作用されていない状態で、開弁位置と閉弁位置との間にある中立位置に保持されている。モノコイルへの電流供給により、可動子を開弁位置および閉弁位置に運動させる方向の電磁力が、可動子に作用する。中立位置は、開弁位置と閉弁位置との間の中間位置から、開弁位置および閉弁位置のいずれか一方にオフセットされている。
【００１７】
このように構成された電磁駆動弁によれば、可動子が中立位置に保持された始動前の状態で、電磁石と可動子との間の隙間が、開弁方向の電磁力が作用する位置と、閉弁方向の電磁力が作用する位置とで異なる大きさとなる。これにより、モノコイルへの電流供給によって、電磁石と可動子との間の隙間が小さい方の位置では、相対的に大きい電磁力が可動子に作用し、電磁石と可動子との間の隙間が大きい方の位置では、相対的に小さい電磁力が可動子に作用する。したがって、可動子を、始動前に保持された中立位置から、開弁位置および閉弁位置のいずれか一方の側に揺動させ始めることができる。このため、電磁駆動弁の初期駆動を容易に行なうことができる。
【００１８】
また、可動子は、互いに間隔を隔てて複数、設けられている。電磁石は、複数の可動子の間に配置されている。このような並行リンク機構を採用した電磁駆動弁においても、上述のいずれかに記載の効果を同様に得ることができる。また同時に、電磁駆動弁の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、この発明に従えば、初期駆動を容易に行なうことができる電磁駆動弁を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における電磁駆動弁を示す断面図である。本実施の形態における電磁駆動弁は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関の機関バルブ（吸気弁または排気弁）を構成している。本実施の形態では、電磁駆動弁が排気弁を構成している場合について説明を行なうが、吸気弁を構成する場合であっても、電磁駆動弁は、同様の構造を備える。
【００２２】
図１を参照して、電磁駆動弁１０は、回転駆動式の電磁駆動弁であり、その運動機構には、並行リンク機構が適用されている。
【００２３】
電磁駆動弁１０は、一方向に延びるステム１２を有する駆動弁１４と、ステム１２の異なる位置に連結され、作用された電磁力および弾性力によって揺動するアッパディスク３１およびロアディスク２１と、その電磁力を発生する電磁石６０と、アッパディスク３１およびロアディスク２１にそれぞれ設けられ、これらのディスクに弾性力を作用させるアッパトーションバー３６およびロアトーションバー２６とを備える。電磁石６０は、モノコイルからなるコイル６２によって構成されている。駆動弁１４は、アッパディスク３１およびロアディスク２１の揺動運動を受けて、ステム１２が延びる方向（矢印１０１に示す方向）に往復運動する。
【００２４】
駆動弁１４は、排気ポート１７が形成されたシリンダヘッド４１に搭載されている。シリンダヘッド４１の排気ポート１７から図示しない燃焼室に連通する位置には、バルブシート４２が設けられている。駆動弁１４は、さらに、ステム１２の先端に形成された傘部１３を有する。駆動弁１４の往復運動に伴って、傘部１３がバルブシート４２に密着したり、バルブシート４２から離脱することによって、排気ポート１７の開閉が行なわれる。つまり、ステム１２が上昇することによって、駆動弁１４が閉弁位置へと位置決めされ、ステム１２が下降することによって、駆動弁１４が開弁位置へと位置決めされる。
【００２５】
ステム１２は、傘部１３から連続する下部ステム１２ｍと、ラッシュアジャスタ１６を介して下部ステム１２ｍに接続された上部ステム１２ｎとから構成されている。ラッシュアジャスタ１６は、上部ステム１２ｎと下部ステム１２ｍとの間で緩衝部材として機能し、縮みやすく伸びにくい特性を有する。ラッシュアジャスタ１６は、閉弁位置にある駆動弁１４の位置決め誤差を吸収し、傘部１３をバルブシート４２に確実に密着させる。下部ステム１２ｍには、その外周面から突出する連結ピン１２ｐが形成されており、上部ステム１２ｎには、その外周面から突出する連結ピン１２ｑが、連結ピン１２ｐから離れた位置で形成されている。
【００２６】
シリンダヘッド４１には、下部ステム１２ｍを軸方向に摺動可能なように案内するバルブガイド４３が設けられており、バルブガイド４３から離れた位置には、上部ステム１２ｎを軸方向に摺動可能なように案内するステムガイド４５が設けられている。バルブガイド４３およびステムガイド４５は、ステム１２との高速摺動に耐えられるように、たとえば、ステンレスなどの金属材料から形成されている。シリンダヘッド４１の頂面には、ステム１２と間隔を隔てた位置に、ディスク支持台５１が取り付けられている。
【００２７】
図２は、図１中のロアディスク（アッパディスク）を示す斜視図である。図１および図２を参照して、ロアディスク２１は、支持端２３および連結端２２を有し、支持端２３から連結端２２に向けてステム１２に交差する方向に延びている。支持端２３と連結端２２との間には、互いに反対側に面する表面２１ａおよび２１ｂが形成されている。支持端２３には、支持端２３から連結端２２に向かう方向の直交方向に延び、ロアディスク２１の揺動中心となる中心軸２５が規定されている。支持端２３には、中心軸２５に沿って延びる貫通孔２７が形成されている。連結端２２には、切欠き部２９が形成されている。切欠き部２９の互いに向い合う壁面には、長孔２４が形成されている。
【００２８】
アッパディスク３１は、ロアディスク２１と同様の形状を備え、ロアディスク２１の支持端２３、連結端２２、表面２１ａ、表面２１ｂ、切欠き部２９、長孔２４、貫通孔２７および中心軸２５に対応して、支持端３３、連結端３２、表面３１ｂ、表面３１ａ、切欠き部３９、長孔３４、貫通孔３７および中心軸３５を有する。
【００２９】
ロアディスク２１の連結端２２は、長孔２４に連結ピン１２ｐが挿通されることによって、下部ステム１２ｍに対して揺動自在に連結されている。アッパディスク３１の連結端３２は、長孔３４に連結ピン１２ｑが挿通されることによって、上部ステム１２ｎに対して揺動自在に連結されている。ロアディスク２１の支持端２３は、貫通孔２７に挿入されたロアトーションバー２６を介して、ディスク支持台５１に揺動自在に支持されている。アッパディスク３１の支持端３３は、貫通孔３７に挿入されたアッパトーションバー３６を介して、ディスク支持台５１に揺動自在に支持されている。このような構成により、ロアディスク２１およびアッパディスク３１をそれぞれ、中心軸２５および３５を中心に揺動させ、駆動弁１４を往復運動させる。
【００３０】
ロアトーションバー２６により、ロアディスク２１には、中心軸２５を中心に時計周りに付勢する弾性力が作用している。アッパトーションバー３６により、アッパディスク３１には、中心軸３５を中心に反時計周りに付勢する弾性力が作用している。電磁石６０による電磁力が加わっていない状態で、ロアディスク２１およびアッパディスク３１は、ロアトーションバー２６およびアッパトーションバー３６によって、開弁位置と閉弁位置との間の中間位置に位置決めされる。
【００３１】
図３は、図１中の電磁石を示す斜視図である。図１および図３を参照して、ディスク支持台５１には、アッパディスク３１とロアディスク２１との間に位置するように電磁石６０が設けられている。電磁石６０は、モノコイルからなるコイル６２と、磁性材料から形成されたコア６１とを備える。コア６１は、コイル６２が旋回される軸部６１ｙを有する。
【００３２】
コア６１は、アッパディスク３１に向い合って位置する開弁用コア６１ｑと、ロアディスク２１に向い合って位置する閉弁用コア６１ｐとから構成されている。軸部６１ｙの中心を通り、表面３１ａおよび表面２１ａに平行に延在する平面を想定すると、閉弁用コア６１ｐおよび開弁用コア６１ｑは、その平面を中心に上下対称の形状を有する。閉弁用コア６１ｐと開弁用コア６１ｑとは、その平面を境に、ロアディスク２１が支持端２３から連結端２２に向けて延びる方向（アッパディスク３１が支持端３３から連結端３２に向けて延びる方向）にずれるように、組み合わされている。
【００３３】
開弁用コア６１ｑは、表面３１ａに向い合う吸着面６１ａを有し、閉弁用コア６１ｐは、表面２１ａに向い合う吸着面６１ｂを有する。アッパディスク３１が吸着面６１ａに引き寄せられた状態で、支持端３３から連結端３２に向かう方向の吸着面６１ａの中心位置と合致する表面３１ａ上の位置をＸ１とし、ロアディスク２１が吸着面６１ｂに引き寄せられた状態で、支持端２３から連結端２２に向かう方向の吸着面６１ｂの中心位置と合致する表面２１ａ上の位置をＸ２とする。本実施の形態では、電磁石６０で発生した電磁力が、アッパディスク３１の位置Ｘ１およびロアディスク２１の位置Ｘ２に作用するとみなす。
【００３４】
開弁用コア６１ｑおよび閉弁用コア６１ｐは、支持端３３にある中心軸３５から位置Ｘ１までの距離Ｌ１が、支持端２３にある中心軸２５から位置Ｘ２までの距離Ｌ２よりも小さくなるように、互いに組み合わされている。つまり、開弁用コア６１ｑは、アッパディスク３１およびロアディスク２１の揺動中心から相対的に近い位置に設けられており、閉弁用コア６１ｐは、アッパディスク３１およびロアディスク２１の揺動中心から相対的に遠い位置に設けられている。このような構成により、アッパディスク３１およびロアディスク２１が、中間位置に位置決めされた状態で、吸着面６１ａと表面３１ａとの間の隙間Ｃ１は、吸着面６１ｂと表面２１ａとの間の隙間Ｃ２よりも小さくなる。
【００３５】
開弁用コア６１ｑと閉弁用コア６１ｐとがずれて組み合わされた構成により、開弁用コア６１ｑから露出するように、閉弁用コア６１ｐに表面６４が形成され、閉弁用コア６１ｐから露出するように、開弁用コア６１ｑに表面６３が形成される。これにより、ずれた構成が採られていないコアと比較して、コア６１の表面積を増大させることができる。この場合、電磁駆動弁１０の駆動時に、電磁石６０の冷却性能を向上させることができる。
【００３６】
図４は、図１中の電磁駆動弁の始動時の状態を示す模式図である。なお、以下に続く図４から図１１では、図１中のラッシュアジャスタ１６等、詳細な構造が省略されて描かれている。
【００３７】
図１および図４を参照して、電磁駆動弁１０の始動前、アッパディスク３１およびロアディスク２１は、アッパトーションバー３６およびロアトーションバー２６によって、中間位置に保持されている。電磁駆動弁１０を始動させるため、電磁石６０のコイル６２に所定の方向に流れる電流を供給する。すると、開弁用コア６１ｑおよびアッパディスク３１の間、閉弁用コア６１ｐおよびロアディスク２１の間に、それぞれ磁気回路が形成され、アッパディスク３１およびロアディスク２１に、矢印１１１および１１２に示す方向に磁束が流れる。
【００３８】
これにより、アッパディスク３１を、電磁石６０の吸着面６１ａに引き付ける電磁力と、ロアディスク２１を、電磁石６０の吸着面６１ｂに引き寄せる電磁力とが発生する。電磁力は、電磁石６０との間の距離が小さい位置で、相対的に大きく作用し、電磁石６０との間の距離が大きい位置で、相対的に小さく作用する。本実施の形態では、吸着面６１ａと表面３１ａとの間の隙間Ｃ１は、吸着面６１ｂと表面２１ａとの間の隙間Ｃ２よりも小さいため、アッパディスク３１に作用する電磁力が、ロアディスク２１に作用する電磁力よりも大きくなる。結果、コイル６２への電流供給により、アッパディスク３１およびロアディスク２１は、ロアトーションバー２６の弾性力に抗して、開弁位置に向けて揺動し始める。
【００３９】
なお、アッパディスク３１およびロアディスク２１を、それぞれ中心軸３５および２５を中心に回転する「てこ」と見ると、図１中のＬ１＜Ｌ２の関係から、ロアディスク２１に作用した電磁力が、アッパディスク３１に作用した電磁力よりも、より効果的に駆動弁１４を往復運動させる力としてステム１２に作用する。しかしながら、電磁石およびディスク間の距離によって生じる電磁力の変化の度合いは、上述の「てこの原理」に起因して生じる差よりも格段に大きいため、始動時、駆動弁１４は、中間位置から開弁位置に向けて揺動し始める。
【００４０】
また、駆動弁１４が、閉弁位置から開弁位置に向けて運動する時、燃焼室には、爆発工程によるシリンダ内圧が生じている。このため、そのシリンダ内圧に打ち勝つだけの引き付け力を、電磁石６０で発生させる必要がある。しかしながら、本実施の形態では、駆動弁１４が閉弁位置から開弁位置に向けて運動する時に、より大きい電磁力でアッパディスク３１を電磁石６０に引き寄せることができる。このため、コイル６２に供給する電流値を小さく抑えたまま、駆動弁１４を安定して運動させることができ、消費電力の節減を図ることができる。このような効果は、駆動弁１４が排気弁を構成している場合に、始動時に揺動し始める方向が、閉弁位置から開弁位置に向かう方向と合致すれば得ることができ、以下に続く実施の形態でも同様に得ることができる。
【００４１】
この発明の実施の形態１における電磁駆動弁１０は、モノコイルとしてのコイル６２を有し、電磁力を発生する電磁石６０と、回転自在に支持された支持部としての支持端３３および２３を有し、電磁力が作用されて、支持端３３および２３を中心に開弁位置と閉弁位置との間で揺動運動する可動子としてのアッパディスク３１およびロアディスク２１とを備える。アッパディスク３１およびロアディスク２１は、電磁力が作用されていない状態で、開弁位置と閉弁位置との間の中間位置に保持されている。コイル６２への電流供給により、アッパディスク３１およびロアディスク２１を開弁位置および閉弁位置に運動させる方向の電磁力が、それぞれ、アッパディスク３１およびロアディスク２１の第１および第２の位置としての位置Ｘ１およびＸ２に作用する。電磁石６０は、位置Ｘ１および支持端３３間の距離Ｌ１と、位置Ｘ２および支持端２３間の距離Ｌ２とが、異なる大きさとなるように設けられている。
【００４２】
このように構成された、この発明の実施の形態１における電磁駆動弁１０によれば、コイル６２がモノコイルにより構成されているにもかかわらず、コイル６２に電流供給するだけで、アッパディスク３１およびロアディスク２１の揺動運動を開始させることができる。これにより、複雑な制御が伴わない容易な初期駆動を実現することができる。また、モノコイルからなるコイル６２を用いることで、開弁用および閉弁用の２つの電磁石を設ける場合と比較して、コストウェイトが高い電磁石の部品点数を１／２に削減できる。また、コイル６２への電流供給のみで良いため、ＥＤＵ（electronic driver unit）に設けられ、コイル１つに対して１つ必要となる回路素子の数を、電磁石と同様、１／２に削減できる。したがって、電磁駆動弁１０の製造コストを大幅に削減することができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図５は、この発明の実施の形態２における電磁駆動弁を示す模式図である。本実施の形態における電磁駆動弁は、実施の形態１における電磁駆動弁１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００４４】
図５を参照して、本実施の形態では、図１中の電磁石６０に替えて、電磁石６５が、アッパディスク３１とロアディスク２１との間に配置されている。電磁石６５は、モノコイルからなるコイル６７と、磁性材料から形成されたコア６６とを備える。コア６６は、アッパディスク３１に向い合って位置し、支持端３３から連結端３２に向かう方向の直交方向に延びる軸部６６ｙと、ロアディスク２１に向い合って位置し、支持端２３から連結端２２に向かう方向の直交方向に延びる軸部６６ｗとを有する。
【００４５】
コイル６７は、まず軸部６６ｙの周りを旋回し、さらに軸部６６ｗの周りを旋回するようにコア６６に設けられており、軸部６６ｙに旋回された部分６７ｑと、軸部６６ｗに旋回された部分６７ｐとから構成されている。コイル６７は、部分６７ｑの巻き数が、部分６７ｐの巻き数よりも多くなるようにコア６６に設けられている。なお、コイル６７の巻き方は、上記の方法に限定されない。
【００４６】
図６は、図５中の電磁駆動弁の始動時の状態を示す模式図である。図６を参照して、電磁駆動弁を始動させるため、電磁石６５のコイル６７に所定の方向に流れる電流を供給する。すると、コア６６と、アッパディスク３１およびロアディスク２１とのそれぞれの間に、磁気回路が形成され、アッパディスク３１およびロアディスク２１に、矢印１１６および１１７に示す方向に磁束が流れる。このとき、アッパディスク３１に流れる磁束は、軸部６６ｙに旋回されたコイル６７の部分６７ｑによって形成され、ロアディスク２１に流れる磁束は、軸部６６ｗに旋回されたコイル６７の部分６７ｐによって形成される。
【００４７】
一方、磁束（Φ）は、磁気回路の磁気抵抗（Ｒｍ）、電流（Ｉ）およびコイルの巻き数（Ｎ）を用いて、Φ＝（Ｉ×Ｎ）／Ｒｍで表わされる。本実施の形態では、部分６７ｑの巻き数が、部分６７ｐの巻き数よりも多いため、アッパディスク３１に流れる磁束が、ロアディスク２１に流れる磁束よりも大きくなる。
【００４８】
さらに、電磁力（Ｆ）は、空気の透磁率（μ０）、コアの断面積（Ａ）および磁束（Φ）を用いて、Ｆ＝Φ２／（μ０×Ａ）で表わされる。このため、アッパディスク３１に作用する電磁力が、ロアディスク２１に作用する電磁力よりも大きくなる。結果、コイル６２への電流供給により、アッパディスク３１およびロアディスク２１は、ロアトーションバー２６の弾性力に抗して、開弁位置に向けて揺動し始める。
【００４９】
この発明の実施の形態２における電磁駆動弁では、電磁石６５は、モノコイルとしてのコイル６７が旋回され、アッパディスク３１およびロアディスク２１のそれぞれとの間で、矢印１１６および１１７に示す方向に磁束が通る磁気回路が形成される第１および第２のコア部としての軸部６６ｙおよび軸部６６ｗをさらに有する。軸部６６ｙに旋回されるコイル６７の巻き数と、軸部６６ｗに旋回されるコイル６７の巻き数とが異なる。
【００５０】
このように構成された、この発明の実施の形態２における電磁駆動弁によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
（実施の形態３）
図７は、この発明の実施の形態３における電磁駆動弁を示す模式図である。本実施の形態における電磁駆動弁は、実施の形態１における電磁駆動弁１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００５２】
図７を参照して、本実施の形態では、図１中の電磁石６０に替えて、電磁石７０が、アッパディスク３１とロアディスク２１との間に配置されている。電磁石７０は、モノコイルからなるコイル７２と、磁性材料から形成されたコア７１とを備える。コア７１は、アッパディスク３１に向い合って位置する開弁用コア７１ｑと、ロアディスク２１に向い合って位置する閉弁用コア７１ｐとから構成されている。コア７１は、開弁用コア７１ｑを、磁束の流れ方向の直交平面で切断した時の最小断面積Ａｑが、閉弁用コア７１ｐを、磁束の流れ方向の直交平面で切断した時の最小断面積Ａｐよりも大きくなるように形成されている。
【００５３】
図８は、図７中の電磁駆動弁の始動時の状態を示す模式図である。図８を参照して、電磁駆動弁を始動させるため、電磁石７０のコイル７２に所定の方向に流れる電流を供給する。すると、開弁用コア７１ｑおよびアッパディスク３１の間と、閉弁用コア７１ｐおよびロアディスク２１の間とに、それぞれ磁気回路が形成され、アッパディスク３１およびロアディスク２１に、矢印１２１および１２２に示す方向に磁束が流れる。
【００５４】
磁束（Φ）は、磁束密度（Ｂ）およびコアの断面積（Ａ）を用いて、Φ＝Ｂ×Ａで表わされる。本実施の形態では、開弁用コア７１ｑの最小断面積Ａｑが、閉弁用コア７１ｐの最小断面積Ａｐよりも大きいため、アッパディスク３１に流れる磁束が、ロアディスク２１に流れる磁束よりも大きくなる。このため、アッパディスク３１に作用する電磁力が、ロアディスク２１に作用する電磁力よりも大きくなる。結果、コイル７２への電流供給により、アッパディスク３１およびロアディスク２１は、ロアトーションバー２６の弾性力に抗して、開弁位置に向けて揺動し始める。
【００５５】
また、アッパディスク３１に流れる磁束をロアディスク２１に流れる磁束よりも大きくするため、開弁用コア７１ｑを、相対的に大きい透磁率を有する材料により形成し、閉弁用コア７１ｐを、相対的に小さい透磁率を有する材料により形成しても良い。この場合、開弁用コア７１ｑの方が、閉弁用コア７１ｐよりも磁束が流れ易くなり、コイル７２への電流供給によって、アッパディスク３１およびロアディスク２１を、開弁位置に向けて揺動させることができる。
【００５６】
この発明の実施の形態３における電磁駆動弁では、電磁石７０は、モノコイルとしてのコイル７２が旋回され、アッパディスク３１およびロアディスク２１のそれぞれとの間で矢印１２１および１２２に示す方向に磁束が通る磁気回路が形成される第１および第２のコア部としての開弁用コア７１ｑおよび閉弁用コア７１ｐをさらに有する。矢印１２１に示す方向に直交する平面で切断された時の開弁用コア７１ｑの最小断面積Ａｑと、矢印１２２に示す方向に直交する平面で切断された時の閉弁用コア７１ｐの最小断面積Ａｐとが異なる。あるいは、開弁用コア７１ｑを形成する材料の透磁率と、閉弁用コア７１ｐを形成する材料の透磁率とが異なる。
【００５７】
このように構成された、この発明の実施の形態３における電磁駆動弁によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
なお、実施の形態１から３で説明した電磁石の構造が適当に組み合わされて、電磁駆動弁が構成されていても良い。
【００５９】
（実施の形態４）
図９は、この発明の実施の形態４における電磁駆動弁を示す模式図である。本実施の形態における電磁駆動弁は、実施の形態１における電磁駆動弁１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００６０】
図９を参照して、本実施の形態では、図１中の電磁石６０に替えて、電磁石７５が、アッパディスク３１とロアディスク２１との間に配置されている。電磁石７５は、モノコイルからなるコイル７７と、磁性材料から形成されたコア７６とを備える。電磁石７５は、アッパディスク３１とロアディスク２１との間でこれらのディスクに平行に延在する平面に対して、上下対称の形状を有する。つまり、その平面を境に、アッパディスク３１側およびロアディスク２１側で同様の形状を有する。電磁石７５は、アッパディスク３１の表面３１ａに向い合う吸着面７６ａと、ロアディスク２１の表面２１ａに向い合う吸着面７６ｂとを有する。
【００６１】
電磁石７５による電磁力が加わっていない状態で、アッパディスク３１およびロアディスク２１は、アッパトーションバー３６およびロアトーションバー２６によって、図中の中立位置に位置決めされる。この中立位置は、開弁位置と閉弁位置との間の中間位置よりも、駆動弁１４の往復運動方向に距離Ｌ３だけ開弁位置の方に寄った位置である。このような構成により、アッパディスク３１およびロアディスク２１が中立位置に位置決めされた状態で、アッパディスク３１の表面３１ａと電磁石７５の吸着面７６ａとの間の隙間は、ロアディスク２１の表面２１ａと電磁石７５の吸着面７６ｂとの間の隙間よりも小さくなる。
【００６２】
図１０は、図９中の電磁駆動弁の始動時の状態を示す模式図である。本実施の形態における電磁駆動弁は、実施の形態１における電磁駆動弁１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００６３】
図１０を参照して、電磁駆動弁を始動させるため、電磁石７５のコイル７７に所定の方向に流れる電流を供給する。すると、コア７６と、アッパディスク３１およびロアディスク２１とのそれぞれの間に、磁気回路が形成され、アッパディスク３１およびロアディスク２１に、矢印１２６および１２７に示す方向に磁束が流れる。
【００６４】
これにより、アッパディスク３１を、電磁石６０の吸着面６１ａに引き付ける電磁力と、ロアディスク２１を、電磁石６０の吸着面６１ｂに引き寄せる電磁力とが発生する。本実施の形態では、吸着面７６ａと表面３１ａとの間の隙間が、吸着面７６ｂと表面２１ａとの間の隙間よりも小さいため、アッパディスク３１に作用する電磁力が、ロアディスク２１に作用する電磁力よりも大きくなる。結果、コイル７７への電流供給により、アッパディスク３１およびロアディスク２１は、ロアトーションバー２６の弾性力に抗して、開弁位置に向けて揺動し始める。
【００６５】
この発明の実施の形態４における電磁駆動弁では、アッパディスク３１およびロアディスク２１は、電磁力が作用されていない状態で、開弁位置と閉弁位置との間にある中立位置に保持されている。モノコイルとしてのコイル７７への電流供給により、アッパディスク３１およびロアディスク２１を開弁位置および閉弁位置に運動させる方向の電磁力が、アッパディスク３１およびロアディスク２１に作用する。中立位置は、開弁位置と閉弁位置との間の中間位置から、開弁位置および閉弁位置のいずれか一方にオフセットされている。
【００６６】
このように構成された、この発明の実施の形態４における電磁駆動弁によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
なお、実施の形態４における電磁駆動弁は、実施の形態１から３で説明した電磁石が適当に組み込まれて構成されていても良い。
【００６８】
（実施の形態５）
図１１は、この発明の実施の形態５における電磁駆動弁を示す模式図である。図１１を参照して、本実施の形態では、図１中の電磁石６０に替えて、電磁石８０が、アッパディスク３１とロアディスク２１との間に配置されている。電磁石８０は、相対的に駆動弁１４に近い位置に配置された電磁石８１と、相対的に駆動弁１４に遠い位置に配置された電磁石８２とが組み合わされて構成されている。電磁石８１は、実施の形態１から３における電磁石６０、６５および７０のいずれかと同様の形状を有し、電磁石８２は、実施の形態４における電磁石７５と同様の形状を有する。電磁石８１および８２には、モノコイルからなるコイル８３が旋回されている。なお、コイル８３の巻き方は、特定の方法に限定されず、図中の縦、横いずれの方向に巻き付けても良い。
【００６９】
このように構成された、この発明の実施の形態５における電磁駆動弁によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、電磁石８２を電磁石８１に組み合わせることで、アッパディスク３１およびロアディスク２１に作用させる電磁力を増大させることができる。これにより、駆動力の向上を図ることができる。
【００７０】
（実施の形態６）
図１２は、この発明の実施の形態６における電磁駆動弁を示す断面図である。本実施の形態における電磁駆動弁は、実施の形態１における電磁駆動弁１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００７１】
図１２を参照して、本実施の形態では、図１中のロアディスク２１が設けられておらず、アッパディスク３１のみが設けられている。下部ステム１２ｍの外周面には、鍔状のロアリテーナ８８が設けられている。シリンダヘッド４１には、頂面側に開口する開口部８７が形成されている。開口部８７には、開口部８７の底面とロアリテーナ８８との間に挟まれてロアスプリング８６が収容されている。ロアスプリング８６は、図１中のロアトーションバー２６に代わって、駆動弁１４を閉弁位置に向けて付勢している。
【００７２】
ディスク支持台５１には、電磁石９０が取り付けられている。電磁石９０は、アッパディスク３１の上下にそれぞれ位置する閉弁用コア９４および開弁用コア９３と、これらのコアに旋回されたモノコイルからなるコイル９２とから構成されている。閉弁用コア９４および開弁用コア９３は、実施の形態１から３における電磁石６０、６５および７０のように、支持端３３とコアとの間の距離が互いに異なっていたり、コイル９２の巻き数が互いに異なっていたり、コアの最小断面積やコア材料の透磁率が互いに異なっていたりする。また、電磁石９０がこのような形状に形成されていない場合であっても、アッパディスク３１が始動時にアッパトーションバー３６およびロアスプリング８６によって保持される位置が、実施の形態４で説明した中立位置となるように、電磁駆動弁が構成されていても良い。
【００７３】
このように構成された、この発明の実施の形態６における電磁駆動弁によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】この発明の実施の形態１における電磁駆動弁を示す断面図である。
【図２】図１中のロアディスク（アッパディスク）を示す斜視図である。
【図３】図１中の電磁石を示す斜視図である。
【図４】図１中の電磁駆動弁の始動時の状態を示す模式図である。
【図５】この発明の実施の形態２における電磁駆動弁を示す模式図である。
【図６】図５中の電磁駆動弁の始動時の状態を示す模式図である。
【図７】この発明の実施の形態３における電磁駆動弁を示す模式図である。
【図８】図７中の電磁駆動弁の始動時の状態を示す模式図である。
【図９】この発明の実施の形態４における電磁駆動弁を示す模式図である。
【図１０】図９中の電磁駆動弁の始動時の状態を示す模式図である。
【図１１】この発明の実施の形態５における電磁駆動弁を示す模式図である。
【図１２】この発明の実施の形態６における電磁駆動弁を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０  電磁駆動弁、２１  ロアディスク、３１  アッパディスク、２３，３３  支持端、６０，６５，７０，７５，８０，９０  電磁石、６２，６７，７２，７７，８３，９２  コイル、６６ｙ，６６ｗ  軸部、７１ｐ，９４  閉弁用コア、７１ｑ，９３  開弁用コア。
【図１】
2006152916.tif 000003
【図２】
2006152916.tif 000004
【図３】
2006152916.tif 000005
【図４】
2006152916.tif 000006
【図５】
2006152916.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2006152916.tif 000010
【図９】
2006152916.tif 000011
【図１０】
2006152916.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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