(57)【要約】【課題】電磁駆動弁を組み立てた後に電磁石等の位置調整を可能とすることで、加工精度による誤差や組み付け時に生じる組み付け誤差に起因する各部材に生じる位置ずれの低減を図る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１００は、筐体５１に回転自在に支持され、駆動弁１４を往復運動させるディスク２１と、ディスク２１を引き付け可能な電磁力を発生可能とされ、ディスク２１と接触可能な第１接触面３０ａを有する第１電磁石３０と、ディスク２１に対して、第１電磁石３０と反対側に設けられ、ディスク２１と接触可能な第２接触面４０ａを有する第２電磁石４０と、第１接触面３０ａと第２接触面４０ａとの開角を調整可能な調整機構２００を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体に回転自在に支持される回転軸部を含み、前記回転軸部を支点に揺動することにより、バルブを往復運動させる可動子と、
前記可動子を引き付け可能な電磁力を発生可能とされ、前記可動子と接触可能な第１接触面を有する第１電磁石と、
前記可動子に対して、前記第１電磁石と反対側に設けられ、前記可動子と接触可能な第２接触面を有する第２電磁石と、
前記第１電磁磁石と前記第２磁石との少なくとも一方を前記回転軸部を中心に回転可能に支持し、前記第１接触面と前記第２接触面との開角を調整可能な調整機構と、
を備えた、電磁駆動弁。
【請求項２】
前記調整機構は、
前記筐体に回転可能に支持されると共に、前記第１電磁石を支持する第１支持部材と、
前記筐体に回転可能に支持されると共に、前記第２電磁石を支持する第２支持部材と、
前記第１支持部材を前記筐体に対して相対的に回転させる第１回転機構と、
前記第２支持部材を前記筐体に対して相対的に回転させる第２回転機構と、
前記第１支持部材を前記筐体に固定可能な第１固定部材と、
前記第２支持部材を前記筐体に固定可能な第２固定部材と、
を含む、請求項１に記載の電磁駆動弁。
【請求項３】
前記第１電磁石および前記第２電磁石を一体的に前記バルブの往復方向に移動させる往復方向調整機構をさらに備える、請求項１に記載の電磁駆動弁。
【請求項４】
前記調整機構は、
前記筐体に回転可能に支持されると共に、前記第１電磁石を支持する第１支持部材と、
前記筐体に回転可能に支持されると共に、前記第２電磁石を支持する第２支持部材とを含み、
前記往復方向調整機構は、前記筐体を前記バルブの往復方向に移動させる移動機構を有する、請求項３に記載の電磁駆動弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁駆動弁に関し、より特定的には、内燃機関のバルブを開閉駆動させる回転駆動式の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、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。揺動アームは、支持フレームのプレートに回転自在に支持されている。揺動アームの両側には、コアとそのコア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。電磁石は、複数のボルトによって、支持フレームのプレートに固定されている。その複数のボルトは、互いにずれた複本数の軸上に、それぞれ配置されている。
【特許文献１】米国特許第６４６７４４１号明細書
【特許文献２】米国特許第７０８８２０９号明細書
【特許文献３】米国特許第６５７１８２３号明細書
【特許文献４】米国特許第６４８１３９６号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１００２５４９１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に開示された電磁アクチュエータでは、揺動アームと電磁石とが、それぞれ支持フレームに対して独立して取り付けられている。しかしながら、揺動アームや電磁石の組み付け時には、それぞれの部品の加工精度に起因して組み付け精度に誤差が生じる。
【０００４】
このため、各電磁石と揺動アームとの接着面が所定の位置からずれることで、揺動アームの回転角度およびバルブのストローク長等にずれか生じる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電磁駆動弁を組み立てた後に電磁石等の位置調整を可能とすることで、加工精度による誤差や組み付け時に生じる組み付け誤差に起因する各部材に生じる位置ずれの低減を図る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】
【０００６】
本発明に係る電磁駆動弁は、筐体に回転自在に支持される回転軸部を含み、回転軸部を支点に揺動することにより、バルブを往復運動させる可動子と、可動子を引き付け可能な電磁力を発生可能とされ、可動子と接触可能な第１接触面を有する第１電磁石と、可動子に対して、第１電磁石と反対側に設けられ、可動子と接触可能な第２接触面を有する第２電磁石と、第１電磁磁石と第２磁石との少なくとも一方は回転軸部を中心に回転可能に設けて、第１接触面と第２接触面との開角を調整可能な調整機構とを備える。好ましくは、上記調整機構は、筐体に回転可能に支持されると共に、第１電磁石を支持する第１支持部材と、筐体に回転可能に支持されると共に、第２電磁石を支持する第２支持部材とを含む。さらに、調整機構は、第１支持部材を筐体に対して相対的に回転させる第１回転機構と、第２支持部材を筐体に対して相対的に回転させる第２回転機構とを含む。また、調整機構は、第１支持部材を筐体に固定可能な第１固定部材と、第２支持部材を筐体に固定可能な第２固定部材とを含む。
【０００７】
好ましくは、上記第１電磁石および第２電磁石を一体的にバルブの往復方向に移動させる往復方向調整機構をさらに備える。
【０００８】
好ましくは、上記調整機構は、上記筐体に回転可能に支持されると共に、第１電磁石を支持する第１支持部材と、筐体に回転可能に支持されると共に、第２電磁石を支持する第２支持部材とを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電磁駆動弁によれば、電磁駆動弁を組み立てた後に電磁石等の位置調整を行なうことができ、加工精度による誤差や組み付け時に生じる組み付け誤差に起因する各部材の位置ずれを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態に係る電磁駆動弁について、図１から図６を用いて説明する。
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。
【００１１】
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。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る電磁駆動弁１００の一部を断面視した正面図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面図である。図１および図２に示すように、電磁駆動弁１００は、電磁力によって得られた回転運動を直線運動に変換して、バルブを駆動する回転式の電磁駆動弁である。電磁駆動弁１００は、シリンダヘッド１８の上面に搭載された板状の支持ベース５５と、この支持ベース５５の上面上に設けられた筐体（第３支持部材）５１とを備えている。
【００１３】
シリンダヘッド１８は、排気ポート１６と、燃焼室１７内に位置する排気ポート１６の開口縁部に設けられた環状のバルブシート１９とを備えている。
【００１４】
筐体５１は、間隔を隔てて設けられた２つのサイドプレート５１ｔと、このサイドプレート５１ｔ間に設けられ、筐体５１の底部を規定するアンダプレート５１ｄと、筐体５１の上面を規定するアッパプレート５１ｕとを備えている。
【００１５】
アッパプレート５１ｕは、ナット（固定部材）７５，７６，７７，７８によって脚部６５，６６に固定され、さらに、アンダプレート５１ｄは、ナット１７５，１７６，１７７，１７８によって脚部６５，６６に固定されている。各脚部６５，６６は、支持ベース５５に固定されており、各脚部６５，６６の表面には、各ナット７５，７６，７７，７８，１７５，１７６，１７７，１７８が螺着可能なようにネジ部が形成されている。このため、各ナット７５，７６，７７，７８，１７５，１７６，１７７，１７８によるアッパプレート５１ｕおよびアンダプレート５１ｄの固定位置を調整することで、後述する駆動弁（バルブ）１４の往復方向に筐体５１の位置調整を行なうことができる。
【００１６】
電磁駆動弁１００は、筐体５１に回転自在に支持される回転軸部２３を含み、この回転軸部２３を支点に揺動することで、駆動弁１４を往復運動させるディスク（可動子）２１を備えている。ディスク２１は、筒状に形成された回転軸部２３と、この回転軸部２３に連設された平板状の揺動部とを備えている。
【００１７】
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図であり、図４は、電磁駆動弁１００の側面図である。この図３に示すように、回転軸部２３内には、貫通孔２３ａが形成されており、この貫通孔２３ａ内には、トーションバー２６が挿入されている。このトーションバー２６の一方の端部は、筐体５１の一方のサイドプレート５１ｔに設けられ、図４に示されるトーションバ固定具６１に接続されている。
【００１８】
そして、トーションバ固定具６１に対するトーションバー２６の周方向のトーションバー２６の位置は、トーションバー２６とトーションバ固定具６１との接触部分に形成された図示しないセレーション機構によって固定されている。トーションバ固定具６１は、複数本のボルトによってサイドプレート５１ｔに固定されている。
【００１９】
その一方で、回転軸部２３に対する中心軸部２５周りのトーションバー２６の位置は、トーションバー２６と回転軸部２３との接触部分に形成された図示しないセレーション機構によって固定されている。
【００２０】
このような構成により、ディスク２１は、サイドプレート５１ｔに対して、中心軸部２５を中心に回転自在に設けられている。トーションバー２６は、図２中に示す断面において、中心軸部２５を中心に反時計周りに回転する方向の弾性力をディスク２１に作用させている。これにより、駆動弁１４は、トーションバー２６の弾性力によって、開弁位置に向かう方向に付勢されている。
【００２１】
ディスク２１のうち、回転軸部２３と対向する先端部２２は、往復運動可能に設けられ、排気ポート１６の開閉を行なう駆動弁１４と当接可能とされている。
【００２２】
駆動弁１４は、図１および図２において、一方向に延びるステム１１と、ステム１１の下端部に設けられた傘部１２とを備えている。ステム１１の周囲には、図示されないバルブガイドが設けられている。このバルブガイドによって、ステム１１は、ステム１１の延びる方向に往復運動可能に案内されている。駆動弁１４は、ディスク２１の揺動運動を受けて、ステム１１の延在方向に往復運動する。
【００２３】
駆動弁１４は、排気ポート１６が形成されたシリンダヘッド１８に搭載されている。駆動弁１４は、シリンダヘッド１８の排気ポート１６から燃焼室１７に連通する位置に設けられている。そして、駆動弁１４が往復運動することで、傘部１２がバルブシート１９から着脱して、排気ポート１６の開閉を行なう。
【００２４】
ステム１１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１１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１１の外周上には、コイルバネ（弾性部材）２０が嵌め合わされている。コイルバネ２０は、リテーナ２４によってステム１１の軸方向に支持されており、ステム１１を上昇させる方向、つまり閉弁位置に向かわせる方向の弾性力を駆動弁１４に作用させている。
【００２６】
電磁駆動弁１００は、ディスク２１を挟むように、ディスク２１から間隔を隔てて設けられた電磁石３０，４０を備えている。電磁石３０は、ディスク２１の上方に配置されており、電磁石４０は、ディスク２１に対して、電磁石４０と反対側の下方に設けられている。
【００２７】
電磁石３０，４０は、磁性材料から形成されたコア３１，４１と、このコア３１，４１に巻回されたコイル３２，４２とを備えている。電磁石３０，４０は、コイル３２，４２に電力が供給されることで、ディスク２１を引き付けることができる電磁力を発生させることができる。
【００２８】
電磁石３０，４０の表面のうち、ディスク２１と対向する表面は、ディスク２１の表面の形状に沿っており、ディスク２１と接触する接触面３０ａ，４０ａとされている。なお、この図１および図２に示す例においては、この接触面３０ａ，４０ａは、略平坦面状とされている。
【００２９】
なお、この図１および図２において、ディスク２１には、電磁石３０，４０による電磁力が加わっておらず、ディスク２１は、トーションバー２６およびコイルバネ２０の弾性力によって、開弁側の揺動端と閉弁側の揺動端との中間位置に位置決めされている。
【００３０】
そして、たとえば、電磁石３０に電力が供給され、電磁石４０への電力の供給が停止されたときには、ディスク２１は、電磁石３０に引きつけられ、トーションバー２６の付勢力に抗して、上方に向けて回転する。
【００３１】
これにより、駆動弁１４は、コイルバネ２０からの付勢力によって、上方に変位して、傘部１２が排気ポート１６を閉塞する。
【００３２】
また、電磁石３０への電力の供給が停止され、電磁石４０に電力が供給されると、ディスク２１は、電磁石４０に引きつけられ、下方に向けて回転する。この際、ディスク２１は、駆動弁１４を介して伝達されるコイルバネ２０の付勢力に抗して下方に向けて変位する。このようにディスク２１が回転変位することで、駆動弁１４が下方に変位して、排気ポート１６と燃焼室１７とが連通する。
【００３３】
電磁駆動弁１００は、電磁石３０と電磁石４０とを中心軸部２５を中心に支持し、接触面３０ａと、接触面４０ａとの開角θ２を調整する調整機構２００を備えている。なお、本実施の形態においては、電磁石３０と電磁石４０とのいずれも、中心軸部２５を中心に回転可能に支持しているが、電磁石３０と電磁石４０との一方を回転軸部２５を中心に回転可能に支持してもよい。そして、接触面３０ａと、接触面４０ａとの開角θ２は、接触面３０ａの延長平面と、接触面４０ａの延長平面との交差角度のうち、小さい方の交差角度によって規定される。なお、本実施の形態においては、接触面３０ａと、接触面４０ａとは、中心軸部２５にて交差する。
【００３４】
調整機構２００は、電磁石３０を支持する支持部材９８と、電磁石４０を支持する支持部材５８とを備えている。この支持部材９８および支持部材５８は、筐体５１に対して回転可能に設けられている。図３に示すように、支持部材９８は、ディスク２１の回転軸部２３を受け入れ可能な貫通孔９７ａを備えており、回転軸部２３を支点に回転可能に設けられている。また、同様に、支持部材５８は、ディスク２１の回転軸部２３を受け入れ可能な貫通孔５７ａを備えており、回転軸部２３を支点として回転可能に設けられている。
【００３５】
図１において、支持部材９８は、上壁部９６とこの上壁部９６の側辺部から下方に向けて垂下する側壁部９７とを備えている。そして、この支持部材９８内には、電磁石３０を収容する電磁石収容部９８ａ２と、この下方に位置し、支持部材５８の一部を受け入れる収容部９８ａ１とが規定されている。そして、電磁石３０は、電磁石収容部９８ａ２内に挿入され、ボルト５４によって、支持部材９８に固定されている。
【００３６】
この支持部材９８は、サイドプレート５１ｔを貫通するネジ穴３４ａに螺合するボルト（固定部材）３４によって押圧固定されている。
【００３７】
支持部材９８の上壁部９６には、図２に示す溝部８１が形成されている。この溝部８１は、回転軸部２３から先端部２２に向かう方向に延びている。溝部８１は、本体部と、本体部よりも幅の狭い表面部とを備えている。そして、アッパプレート５１ｕのうち、溝部８１の上方に位置する部分には、アッパプレート５１ｕを貫通するネジ穴６２が形成されている。
【００３８】
このネジ穴６２内には、軸部にネジ部が形成されたボルト６０が螺合している。ボルト６０の端部には、溝部８１を規定する上壁部９６の内壁面と係合可能な係合部６０ａが形成されている。係合部６０ａは、拡大した先端部と、縮径した首部とを有している。拡大した先端部が、溝部８１の本体部に位置し、首部が溝部の幅の狭い表面部に位置する。これにより、係合部６０ａが溝部８１から脱落することが抑制されている。なお、係合部６０ａを溝部８１内に挿入するための図示されない挿入孔が、適宜設けられている。
【００３９】
このため、固定部材としてのボルト３４を緩めた状態で、ボルト６０を回転させることで、ボルト６０の変位に合わせて、支持部材９８は、回転軸部２３を支点として回転する。なお、溝部８１は、回転軸部２３から先端部２２に向かう方向に延在しており、支持部材９８が回転軸部２３を支点に回転すると、係合部６０ａは、溝部８１内を溝部８１の延在方向に沿って摺動可能となっている。
【００４０】
また、図１において、支持部材５８は、底壁部５６と、この底壁部５６の辺部から上方に向けて延びる側壁部５７とを備えている。そして、この支持部材５８内には、電磁石４０を収容する電磁石収容部５８ａが規定されている。電磁石４０は、電磁石収容部５８ａ内に挿入され、固定部材としてのボルト３７によって固定されている。支持部材５８の一部は、支持部材９８内に受け入れられており、支持部材９８は、筐体５１の内表面に沿って、断面コ字状に形成されている。このように、支持部材５８の外周側に支持部材９８が配置されている。
【００４１】
支持部材５８は、サイドプレート５１ｔを貫通するネジ穴３６ａと螺合するボルト３６によって押圧固定されている。
【００４２】
支持部材５８の底壁部５６には、図２に示す溝部８２が形成されている。そして、アンダプレート５１ｄのうち、溝部８２の下方に位置する部分には、アンダプレート５１ｄを貫通するネジ穴６３が形成されている。
【００４３】
このネジ穴６３内には、軸部にネジ部が形成されたボルト６４が螺合している。ボルト６４の端部には、溝部８２を規定する底壁部５６の内壁面と係合可能な係合部６１ａが設けられている。
【００４４】
このため、固定部材としてのボルト３６を緩めた状態で、ボルト６４を回転させると、ボルト６４の変位に合わせて、支持部材５８は、回転軸部２３を支点として回転する。
【００４５】
このように、支持部材９８と支持部材５８とを回転させることで、電磁石３０の接触面３０ａと電磁石４０の接触面４０ａとの開角θ２の大きさを調整することができる。
【００４６】
このように接触面３０ａと接触面４０ａとの開角θ２を調整することで、駆動弁１４のリフト量（ストローク長）の調整を行なうことができる。
【００４７】
特に、本実施の形態に係る電磁駆動弁１００においては、筐体５１に電磁石３０，４０を取付けた後においても、リフト量の調整を行なうことができる。このため、各部材の加工精度や、組み付け精度によっては、駆動弁１４のリフト量がずれる場合があるが、電磁駆動弁１００を組み立てた後においても、容易に駆動弁１４のリフト量を調整することができる。
【００４８】
ここで、図５は、図３に示す状態から電磁石３０および電磁石４０の位置調整を行なったときの電磁駆動弁１００の断面図である。
【００４９】
この図５においては、図３に示す、中間位置に位置するディスク２１と、接触面３０ａとのなす角度θ１よりも、中間位置に位置するディスク２１と接触面３０ａとのなす角度θ３を大きくしている。これにより、タペットクリアランスｔを大きく設定することができる。このように、本実施の形態に係る電磁駆動弁１００においては、タペットクリアランスｔの調整をも行なうことができる。なお、タペットクリアランスとは、駆動弁１４が上死点に位置しているときに、ディスク２１の下面２１ｂと、ステム１１の上端部との間のステム１１の往復運動方向Ｌの距離である。
【００５０】
そして、電磁石３０の位置を調整した後に、電磁石４０の位置を調整することで、接触面３０ａと接触面４０ａとの開角を調整することができ、タペットクリアランスｔを維持した状態で、駆動弁１４のリフト量を調整することができる。すなわち、電磁石４０の位置を調整することで、駆動弁１４の下死点の位置を調整することができる。
【００５１】
さらに、図１、図２および図５に示すように、電磁駆動弁１００は、駆動弁１４の往復方向Ｌについての電磁石３０および電磁石４０の位置調整をすることができる往復方向調整機構２５０を備えている。
【００５２】
往復方向調整機構２５０は、アッパプレート５１ｕおよびアンダプレート５１ｄに形成された貫通孔６５ａ，６６ａに挿入された脚部６５，６６と、この脚部６５，６６に螺合するナット（固定部材）７５，７６，７７，７８，１７５，１７６，１７７，１７８とを備えている。そして、アッパプレート５１ｕは、ナット７５，７６，７７，７８によって挟持されており、アンダプレート５１ｄは、ナット１７５，１７６，１７７，１７８によって挟持されている。これにより、往復方向Ｌにおける筐体５１の位置が規定されている。そこで、各ナット７５，７６，７７，７８，１７５，１７６，１７７，１７８を調整することで、筐体５１の位置を調整することができる。
【００５３】
このように、筐体５１の往復方向Ｌの位置調整を行なうことで、電磁石３０の接触面３０ａと電磁石４０の接触面４０ａとの開角θ２を固定した状態で、タペットクリアランスｔの調整を行なうことができる。図６は、ステム１１の上端部およびその近傍の詳細を示す正面図である。この図６に示すように、ステム１１の上端部には、凹部３８が形成されており、この凹部３８内には、軸部２８に回転可能に設けられたローラ部材２７を備えている。ディスク２１の下面２１ｂのうち、ローラ部材２７と対向する部分には、当接板２９が設けられている。当接板２９は、ディスク２１よりも剛性の高い部材で構成されている。このように、ステム１１の先端部が構成されているので、ディスク２１がステム１１を押圧する際に、ローラ部材２７が回転することで、水平方向の摩擦が低減されている。これにより、ステム１１が水平方向に押圧力を受けてステム１１が撓むことを抑制することができる。
【００５４】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、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。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、電磁駆動弁に適用でき、内燃機関のバルブを開閉駆動させる回転駆動式の電磁駆動弁に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態に係る電磁駆動弁の一部を断面視した正面図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
【図４】電磁駆動弁の側面図である。
【図５】図３に示す状態から電磁石の位置調整を行なったときの電磁駆動弁の断面図である。
【図６】ステムの上端部およびその近傍の詳細を示す正面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１１  ステム、１２  傘部、１４  駆動弁、１６  排気ポート、１７  燃焼室、１８  シリンダヘッド、１９  バルブシート、２０  コイルバネ、２１  ディスク、２２  先端部、２３  回転軸部、２３ａ  貫通孔、２５  中心軸部、２６  トーションバー、３０ａ，４０ａ  接触面、３０，４０  電磁石、５１  筐体、５８  支持部材、６１  トーションバ固定具、９８  支持部材、θ２  開角。
【図１】
2008303770.tif 000003
【図２】
2008303770.tif 000004
【図３】
2008303770.tif 000005
【図４】
2008303770.tif 000006
【図５】
2008303770.tif 000007
【図６】
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