(57)【要約】【課題】  電磁石によりバルブを任意のリフト量で開閉駆動する電磁動弁装置のコンパクト化を図る。【解決手段】  一端がシリンダヘッドに固定軸３８で揺動可能に枢支されて他端が吸気バルブ１７のステム１８に当接するアマチュア２３の第１吸着面２３ｂおよび第２吸着面２３ｃを、シリンダヘッドに固定された第１電磁石２１およびシリンダヘッドに固定軸３８で揺動可能に枢支された第２電磁石２２でそれぞれ吸着して吸気バルブ１７を開閉駆動する。その際に、第２電磁石２２を揺動させて第１、第２電磁石２１，２２の成す角度を変化させることで、吸気バルブ１７のリフト量を任意に変化させることができる。また第１、第２電磁石２１，２２の一方だけを揺動させれば良く、しかもアマチュア２３の位置を移動させる必要がないため、電磁動弁装置２０をコンパクトに構成することが可能となる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端がエンジン本体（１２）に揺動可能に枢支されて他端がバルブ（１７）のステム（１８）に当接するアマチュア（２３）と、前記アマチュア（２３）の第１吸着面（２３ｂ）を吸着可能な第１電磁石（２１）と、前記アマチュア（２３）の第２吸着面（２３ｃ）を吸着可能な第２電磁石（２２）とを備え、
前記第１、第２電磁石（２１，２２）の少なくとも一方の電磁石（２２）はエンジン本体（１２）に対して位置が固定された固定軸（３８）まわりに揺動可能に支持されることを特徴とするエンジンの電磁動弁装置。
【請求項２】
前記一方の電磁石（２１）は前記バルブ（１７）にリフトを生じさせるとともに、前記バルブ（１７）のリフト量を規定することを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの電磁動弁装置。
【請求項３】
前記アマチュア（２３）を中立位置に付勢する一対のバルブスプリング（４７，５１）を備え、一方のバルブスプリング（５１）を支持するスプリングシート（４９）は前記エンジン本体（１３）に固定され、他方のバルブスプリング（４７）を支持するスプリングシート（４４）は前記一方の電磁石（２２）の揺動に応じて移動することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のエンジンの電磁動弁装置。
【請求項４】
前記他方のバルブスプリング（４７）および該バルブスプリング（４７）を支持する前記スプリングシート（４４）は前記バルブ（１７）のステム（１８）の外周に配置され、該スプリングシート（４４）は前記一方の電磁石（２２）に一体的に連結されて移動することを特徴とする、請求項３に記載のエンジンの電磁動弁装置。
【請求項５】
前記アマチュア（２３）は前記固定軸（３８）を介して枢支されることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のエンジンの電磁動弁装置。
【請求項６】
前記第１、第２電磁石（２１，２２）の他方の電磁石（２１）には、前記固定軸（３８）を固定する固定部（２７）が設けられることを特徴とする、請求項５に記載のエンジンの電磁動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１電磁石および第２電磁石により交互に吸着されて揺動するアマチュアでバルブを開閉駆動するエンジンの電磁動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのシリンダヘッドに設けた駆動弁の開閉方向に対して直交する方向に移動可能なディスクベースに、先端が駆動弁に連結されて基端が枢支されたアッパーディスク（アマチュア）およびロアディスク（アマチュア）と、両ディスクの内側に配置された電磁石と、両ディスクの外側に配置された一対の永久磁石とを支持し、電磁石への通電を制御して両ディスクを電磁石および永久磁石に交互に吸着して往復揺動させることで駆動弁を開閉駆動するとともに、ディスクベースをアクチュエータで移動させて両ディスクのレバー比を変化させることで駆動弁のリフト量を変化させるものが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開２００６−２２７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来のものは、１個の電磁石、２個の永久磁石および２個のディスク（アマチュア）を支持するディスクベースをアクチュエータで移動させる必要があるため、電磁動弁装置全体が大型化してエンジンのシリンダヘッド内の狭い空間に配置するのに大きな制約が発生するという問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、電磁石によりバルブを任意のリフト量で開閉駆動する電磁動弁装置のコンパクト化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、一端がエンジン本体に揺動可能に枢支されて他端がバルブのステムに当接するアマチュアと、前記アマチュアの第１吸着面を吸着可能な第１電磁石と、前記アマチュアの第２吸着面を吸着可能な第２電磁石とを備え、前記第１、第２電磁石の少なくとも一方の電磁石はエンジン本体に対して位置が固定された固定軸まわりに揺動可能に支持されることを特徴とするエンジンの電磁動弁装置が提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記一方の電磁石は前記バルブにリフトを生じさせるとともに、前記バルブのリフト量を規定することを特徴とするエンジンの電磁動弁装置が提案される。
【０００７】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記アマチュアを中立位置に付勢する一対のバルブスプリングを備え、一方のバルブスプリングを支持するスプリングシートは前記エンジン本体に固定され、他方のバルブスプリングを支持するスプリングシートは前記一方の電磁石の揺動に応じて移動することを特徴とするエンジンの電磁動弁装置が提案される。
【０００８】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記他方のバルブスプリングおよび該バルブスプリングを支持する前記スプリングシートは前記バルブのステムの外周に配置され、該スプリングシートは前記一方の電磁石に一体的に連結されて移動することを特徴とするエンジンの電磁動弁装置が提案される。
【０００９】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記アマチュアは前記固定軸を介して枢支されることを特徴とするエンジンの電磁動弁装置が提案される。
【００１０】
また請求項６に記載された発明によれば、請求項５の構成に加えて、前記第１、第２電磁石の他方の電磁石には、前記固定軸を固定する固定部が設けられることを特徴とするエンジンの電磁動弁装置が提案される。
【００１１】
尚、実施の形態のシリンダヘッド１２およびヘッドカバー１３は本発明のエンジン本体に対応し、実施の形態の吸気バルブ１７は本発明のバルブに対応し、実施の形態の第１電磁石２１は本発明の他方の電磁石に対応し、実施の形態の第２電磁石２２は本発明の一方の電磁石に対応し、実施の形態の内側ブロック部材２７は本発明の固定部に対応し、実施の形態の第１バルブスプリング４７および第２バルブスプリング５１は本発明のバルブスプリングに対応する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の構成によれば、一端がエンジン本体に対して位置が固定された固定軸まわりに揺動可能に枢支されて他端がバルブのステムに当接するアマチュアの第１吸着面および第２吸着面を第１、第２電磁でそれぞれ吸着するので、第１、第２電磁石の少なくとも一方を揺動させることでバルブのリフト量を任意に変化させることができる。また第１、第２電磁石の少なくとも一方だけを揺動させれば良く、しかもアマチュアの位置を移動させる必要がないため、電磁動弁装置をコンパクトに構成することが可能となる。特に、前記一方の電磁石を揺動させてバルブのリフト量を変化させるので、バルブの軸方向において電磁動弁装置をコンパクト化することができる。
【００１３】
また請求項２の構成によれば、揺動する電磁石でバルブにリフトを生じさせるとともにバルブのリフト量を規定するので、バルブを確実に開弁することができるだけでなく、閉弁時における衝突音の悪化を抑制しながらバルブのリフト量を変更することができる。
【００１４】
また請求項３の構成によれば、アマチュアを中立位置に付勢する一対のバルブスプリングのうち、一方のバルブスプリングを支持するスプリングシートをエンジン本体に固定し、他方のバルブスプリングを支持するスプリングシートを前記一方の電磁石の揺動に応じて移動させるので、前記一方の電磁石が何れの揺動位置にあるときにエンジンが停止してもアマチュアの中立位置が著しくずれることが防止され、エンジンの始動時に第１電磁石または第２電磁石にアマチュアを確実に吸着させることができる。
【００１５】
また請求項４の構成によれば、前記他方のバルブスプリングおよび該バルブスプリングを支持するスプリングシートをバルブのステムの外周に配置したので、電磁動弁装置のコンパクト化が可能になるだけでなく、前記スプリングシートは前記一方の電磁石に一体的に連結されて該一方の電磁石の揺動に応じて移動するので、アマチュアを中立位置に確実に付勢することができる。
【００１６】
また請求項５の構成によれば、前記一方の電磁石およびアマチュアを同一の固定軸に枢支したので、前記一方の電磁石が揺動しても該電磁石に吸着されたアマチュアとの位置関係が同じになり、該電磁石およびアマチュアの吸着面の管理が容易になる。
【００１７】
また請求項６の構成によれば、第１、第２電磁石の他方の電磁石に固定軸を固定する固定部を設けたので、前記他方の電磁石とアマチュアとの位置関係が安定し、前記他方の電磁石およびアマチュアの吸着面の管理が容易になるだけでなく、固定軸を設ける部材を別途確保する必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１〜図６は本発明の実施の形態を示すもので、図１は電磁動弁装置を備えたエンジンのシリンダヘッドの断面図、図２は図１の要部拡大図、図３は電磁動弁装置の分解斜視図、図４は第２電磁石の揺動駆動部の分解斜視図、図５は低リフト時および高リフト時の作用説明図（中立状態）、図６は低リフト時および高リフト時の作用説明図（最大リフト状態）である。
【００２０】
図１に示すように、エンジンのシリンダブロック１１の頂面にシリンダヘッド１２が結合され、シリンダヘッド１２の頂面にヘッドカバー１３が結合される。シリンダヘッド１２には吸気ポート１４が形成され、吸気ポート１４が燃焼室１５に開口するバルブ孔１６を開閉する吸気バルブ１７は、そのステム１８がシリンダヘッド１２に設けたバルブガイド１９に摺動自在にガイドされる。
【００２１】
図１〜図４に示すように、一対の吸気バルブ１７を同じタイミングおよび同じリフト量で開閉駆動する電磁動弁装置２０は、一対の第１電磁石２１と、一対の第２電磁石２２と、一対のアマチュア２３と、一対の付勢ロッド２４とを備える。
【００２２】
第１電磁石２１は多数の鋼板を積層したコア２５と、コア２５に形成した４本のコイル溝２５ａに巻回した一対のコイル２６と、コア２５の内端に重ねられた内側ブロック部材２７と、コア２５の外端に重ねられた外側ブロック部材２８とを備え、内側ブロック部材２７、コア２５および外側ブロック部材２８は４本のボルト２９で一体に締結される。内側ブロック部材２７の３個の取付アーム２７ａをそれぞれボルト３０でシリンダヘッド１２の取付部１２ａに締結し、外側ブロック部材２８の３個の取付アーム２８ａをそれぞれボルト３１でシリンダヘッド１２の取付部１２ｂに締結することで、第１電磁石２１がシリンダヘッド１２に固定される。
【００２３】
第２電磁石２２は多数の鋼板を積層したコア３２と、コア３２に形成した４本のコイル溝３２ａに巻回した一対のコイル３３と、コア３２の内端に重ねられた内側ブロック部材３４と、コア３２の外端に重ねられた外側ブロック部材３５とを備え、内側ブロック部材３４、コア３２および外側ブロック部材３５は４本のボルト３６で一体に締結される。内側ブロック部材３４には２個のヒンジアーム３４ａと２個のリンクアーム３４ｂとが設けられ、外側ブロック部材３５には３個のスプリングシート支持アーム３５ａが設けられる。
【００２４】
アマチュア２３は板状の部材であって、内端に２個のヒンジアーム２３ａが設けられ、外端に２個のローラ３７が回転自在に軸支される。第１電磁石２１の内側ブロック部材  ２７の３個の取付アーム２７ａに固定軸３８が圧入されており、この固定軸３８の外周にアマチュア２３の２個のヒンジアーム２３ａおよび第２電磁石２２の内側ブロック部材３４の２個のヒンジアーム３４ａが相対回転可能に嵌合する。よって、アマチュア２３および第２電磁石２２は固定軸３８まわりに相互に独立して揺動し得るように枢支される。固定軸３８とは、シリンダヘッド１１に対して位置が移動しないということであり、同じ位置で回転するものであっても良い。
【００２５】
シリンダヘッド１２に回転自在に支持されたコントロールシャフト３９に設けた２個のリンクアーム３９ａと第２電磁石２２の内側ブロック部材３４の２個のリンクアーム３４ｂとが、コントロールリンク４０の両端にそれぞれピン４１，４２で枢支される。従って、電動モータのようなアクチュエータ４３でコントロールシャフト３９を往復回転させると、コントロールリンク４０を介して第２電磁石２２が固定軸３８まわりに揺動する。
【００２６】
シリンダヘッド１２に吸気バルブ１７と同軸に形成されたガイド凹部１２ｃに、円筒状のスプリングシート４４が摺動自在に嵌合し、このスプリングシート４４に設けたピン４５が第２電磁石２２の外側ブロック部材３５のスプリングシート支持アーム３５ａの先端に設けた長孔３５ｂに係合する。従って、第２電磁石２２が揺動すると、それに追従してスプリングシート４４がガイド凹部１２ｃに沿って上下動する。スプリングシート支持アーム３５ａに設けたピン４５が係合する相手を長孔３５ｂとした理由は、外側ブロック部材３５のスプリングシート支持アーム３５ａは固定軸３８まわりに揺動運動するのに対し、スプリングシート４４はガイド凹部１２ｃに沿って直線運動するからである。
【００２７】
吸気バルブ１７のステム１８の上端に設けたスプリングシート４６と前記スプリングシート４４との間に第１バルブスプリング４７が縮設される。第１バルブスプリング４７は吸気バルブ１７を閉弁方向（上向き）に付勢するもので、その付勢力で吸気バルブ１７のステム１８の上端はアマチュア２３のローラ３７に当接する。
【００２８】
吸気バルブ１７のステム１８と同軸に配置された付勢ロッド２４は、ヘッドカバー１３の支持部１３ａに設けたロッドガイド４８に摺動自在に支持される。ロッドガイド４８に一体に形成したスプリングシート４９と付勢ロッド２４の下部に設けたスプリングシート５０との間に第２バルブスプリング５１が縮設され、この第２バルブスプリング５１によって下向きに付勢された付勢ロッド２４の下端がアマチュア２３のローラ３７に当接する。ロッドガイド４８の上部に、吸気バルブ１７の着座時の衝撃を緩衝する油圧緩衝機構５２が設けられる。
【００２９】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
【００３０】
アクチュエータ４３でコントロールシャフト３９およびコントロールリンク４０を介して第２電磁石２２を固定軸３８まわりに揺動させると、シリンダヘッド１２に固定された第１電磁石２１の下面と、揺動した第２電磁石２２の上面との成す角度が変化する。図５（Ａ）は前記角度αが小さい状態であって吸気バルブ１７を低リフト量で駆動する場合に対応し、図５（Ｂ）は前記角度βが大きい状態であって吸気バルブ１７を高リフト量で駆動する場合に対応する。
【００３１】
第１、第２電磁石２１，２２が励磁されていないとき、第２電磁石２２が低リフト状態であっても、高リフト状態であっても、アマチュア２３は常に第１、第２電磁石２１，２２間に形成された楔状を成す空間の概ね中立位置に停止する。その理由は以下の通りである。
【００３２】
低リフト状態において、アマチュア２３は第１バルブスプリング４７で上向きに付勢された吸気バルブ１７のステム１８により押し上げられ、かつ第２バルブスプリング５１で下向きに付勢された付勢ロッド２４により押し下げられ、この押上力および押下力が釣り合う中立位置に停止する。この中立位置において、アマチュア２３が第１、第２電磁石２１，２２間の概ね中央に停止するように、第１、第２バルブスプリング４７，５１の弾発力が調整される。
【００３３】
この状態から第２電磁石２２が高リフト状態へと下降すると、第１バルブスプリング４７の下端を支持するスプリングシート４４が第２電磁石２２と共に下降するため、第１、第２バルブスプリング４７，５１は均等に伸長する。その結果、アマチュア２３は低リフト状態から下向きに揺動し、高リフト状態においても第１、第２電磁石２１，２２間の空間の概ね中央の中立位置に停止する。
【００３４】
第１バルブスプリング４７の下端がシリンダヘッド１２に移動不能に支持されていると仮定すると、高リフト状態において第２電磁石２２が下向きに揺動してもアマチュア２３は低リフト状態の位置から移動せず、アマチュア２３と第１電磁石２１との間のクリアランスに対して、アマチュア２３と第２電磁石２２との間のクリアランスが大きくなってしまう問題がある。
【００３５】
このように、エンジンの停止時にアマチュア２３が第１、第２電磁石２１，２２間の中央付近に停止しないと、エンジンを始動した瞬間に第２電磁石２２を励磁してアマチュア２３を吸着するタイミングの気筒では、アマチュア２３との距離が大きくなる第２電磁石２２に大きな吸着力が要求され、第２電磁石２２の大型化や消費電力の増加といった問題が発生してしまう。
【００３６】
それに対して、本実施の形態では、エンジンの停止時にアマチュア２３が第１、第２電磁石２１，２２間の概ね中央に確実に停止するため、エンジンの始動時に第１、第２電磁石２１，２２の何れから励磁される場合でも、特別に大きい吸着力が必要になることはなく、よって上述した問題が解消される。
【００３７】
また第１バルブスプリング４７およびスプリングシート４４を吸気バルブ１７のステム１８の外周に配置したのでコンパクト化が可能になるだけでなく、前記スプリングシート４４を第２電磁石２２にピン４５および長孔３５ｂを介して接続したので、スプリングシート４４を第２電磁石２２の揺動に応じて移動させ、第２電磁石２２の揺動位置に関わらずにアマチュア２３を中立位置に確実に付勢することができる。
【００３８】
しかして、第１電磁石２１を励磁すると、アマチュア２３の第１吸着面２３ｂが第１電磁石２１の下面に吸着されることで、アマチュア２３は固定軸３８まわりに上向きに揺動し、第２バルブスプリング５１を圧縮しながらローラ３７で付勢ロッド２４を押し上げる。これと同時に、第１バルブスプリング４７の弾発力でステム１８を押し上げられた吸気バルブ１７がバルブ孔１６に着座して閉弁する。吸気バルブ１７が閉弁した状態で、アマチュア２３の第１吸着面２３ｂが第１電磁石２１の下面に密着するように、各部の寸法関係が設定される。そして吸気バルブ１７がバルブ孔１６に着座する瞬間の衝撃は、付勢ロッド２４の上端の上向きの移動を抑制する油圧緩衝機構５２により緩衝される。
【００３９】
吸気バルブ１７の閉弁状態から第１電磁石２１を消磁して第２電磁石２２を励磁すると、アマチュア２３の第２吸着面２３ｃが第２電磁石２２の上面に吸着される。するとアマチュア２３は固定軸３８まわりに下向きに揺動し、第１バルブスプリング４７を圧縮しながらローラ３７でステム１８を押し下げることで吸気バルブ１７が開弁する。このとき、付勢ロッド２４は第２バルブスプリング５１の弾発力でアマチュア２３に追従して下降する。アマチュア２３の第２吸着面２３ｃが第２電磁石２２の上面に密着したとき、吸気バルブ１７のリフト量は最大リフト量となり、図６に示すように、その最大リフト量は第２電磁石２２の揺動位置により任意に変化する。
【００４０】
第２電磁石２２およびアマチュア２３は共通の固定軸３８まわりに揺動するため、図６（Ａ）の低リフト状態でも、図６（Ｂ）の高リフト状態でも、アマチュア２３の第２吸着面２３ｃを第２電磁石２２の上面に密着させることができ、第２電磁石２２の上面およびアマチュア２３の第２吸着面２３ｃの管理が容易になる。またシリンダヘッド１１に固定された第１電磁石２１に固定軸３８を設けたので、シリンダヘッド１１に固定軸３８を設ける場所を確保する必要がなくなるだけでなく、第１電磁石２１とアマチュア２３との位置関係が安定し、第１電磁石２１の下面およびアマチュア２３の第１吸着面２３ｂの管理が容易になる。
【００４１】
このように、第２電磁石２２の揺動位置を変化させることで、吸気バルブ１７の最大リフト量を任意に変化させることができ、また第１、第２電磁石２１，２２の励磁および消磁のタイミングを変化させることで、吸気バルブ１７のバルブタイミングを任意に変化させることができる。その際に、第１電磁石２１およびアマチュア２３の位置を変化させることなく、第２電磁石２２の位置だけを変化させれば良いため、第１、第２電磁石２１，２２およびアマチュア２３の全てを移動させるものに比べて電磁動弁装置２０をコンパクトに構成することができる。しかも吸気バルブ１７の閉弁位置を規制する第１電磁石２１は移動不能に固定されるため、吸気バルブ１７を精度良く着座させることができる。
る。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４３】
例えば、実施の形態では本発明を吸気バルブ１７に適用しているが、それを排気バルブに適用することができる。
【００４４】
また実施の形態では第１、第２電磁石２１，２２のうちの第２電磁石２２だけを揺動させているが、第１、第２電磁石２１，２２の両方を揺動させても良い。
【００４５】
また実施の形態では一対のア−マチュア２３を同じタイミングおよびリフト量で駆動しているが、各吸気バルブ１７毎にア−マチュア２３を異なるタイミングおよびリフト量で駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】電磁動弁装置を備えたエンジンのシリンダヘッドの断面図
【図２】図１の要部拡大図
【図３】電磁動弁装置の分解斜視図
【図４】第２電磁石の揺動駆動部の分解斜視図
【図５】低リフト時および高リフト時の作用説明図（中立状態）
【図６】低リフト時および高リフト時の作用説明図（最大リフト状態）
【符号の説明】
【００４７】
１２        シリンダヘッド（エンジン本体）
１３        ヘッドカバー（エンジン本体）
１７        吸気バルブ（バルブ）
１８        ステム
２１        第１電磁石（他方の電磁石）
２２        第２電磁石（一方の電磁石）
２３        アマチュア
２３ｂ      第１吸着面
２３ｃ      第２吸着面
２７        内側ブロック部材（固定部）
３８        固定軸
４４        スプリングシート
４７        第１バルブスプリング（バルブスプリング）
４９        スプリングシート
５１        第２バルブスプリング（バルブスプリング）
【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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【図６】
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