(57)【要約】【課題】電磁駆動弁装置の高さを減らし、吸気及び排気バルブの配置間隔が狭い場合であっても取り付けることを可能とした電磁駆動弁装置を提供する。【解決手段】電磁駆動弁装置は、基準軸上を往復運動可能に支持される可動子（４０）と、通電に応じて上記可動子を往復動させる電磁力発生機構（５０）と、非通電時に上記可動子を中立位置に保つ位置保持機構（６０ａ、６０ｂ）と、上記電磁力発生機構と上記位置保持機構とが上記基準軸の延在方向と垂直な方向からの視点においてオーバラップするように配置する位置決め手段（３０）と、を備える。【選択図】  図１
2004285966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準軸上を往復運動可能に支持される可動子と、
通電に応じて前記可動子を往復動させる電磁力発生機構と、
非通電時に前記可動子を中立位置に保つ位置保持機構と、
前記電磁力発生機構と前記位置保持機構とが前記基準軸の延在方向と垂直な方向からの視点においてオーバラップするように配置する位置決め手段と、
を備える電磁駆動弁装置。
【請求項２】
前記位置決め手段は、前記電磁力発生機構と前記位置保持機構とが前記基準軸の延在方向からの視点においてオーバラップしないように配置する、請求項１に記載の電磁駆動弁装置。
【請求項３】
前記位置決め手段は、前記電磁力発生機構と前記位置保持機構とを前記基準軸の延在方向から離間する一方向に配置する、請求項１又は２に記載の電磁駆動弁装置。
【請求項４】
前記可動子は、前記基準軸上を往復動するアーマチャステムと、このアーマチャステムに結合して前記基準軸の延在方向から離間する一方向に延在し、前記電磁力発生機構の電磁力を受けるアーマチャプレートと、を含む請求項１乃至３に記載の電磁弁駆動装置。
【請求項５】
前記アーマチャプレートは前記基準軸と平行に設けられたガイドシャフトによって往復動を案内される請求項４に記載の電磁駆動装置。
【請求項６】
前記アーマチャプレートには前記ガイドシャフトが貫通される貫通孔が設けられる、請求項５記載の電磁駆動装置。
【請求項７】
前記電磁力発生機構と前記ガイドシャフトとは前記基準軸の延在方向からの視点においてオーバラップしないように配置される請求項５又は６に記載の電磁駆動装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の電磁駆動弁装置を吸気弁又は排気弁の駆動手段として使用する内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁駆動駆動弁装置及びこれを用いた内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関には、排気エミッションの改善、燃費の向上、運転安定性の向上など、厳しい技術条件が課せられている。その対応技術の１つとして、吸気弁あるいは排気弁の開閉を機械的なカム駆動装置から開閉タイミングの制御が容易である電磁駆動弁装置に置き換えることが検討されている。
【０００３】
例えば、特開２０００−３０３８１１号公報には、シリンダヘッドの吸気バルブ又は排気バルブをシリンダヘッド上に配置された電磁弁駆動装置によって制御する例が示されており、電磁弁駆動装置は、吸気バルブ又は排気バルブを駆動するアーマチャ（可動子）、アーマチャを上下方向に駆動する第１及び第２の電磁石、電磁石の非励磁状態においてアーマチャを所定位置に保つバネによる付勢機構などを備えている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３０３８１１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような電磁駆動弁装置は、吸気又は排気バルブの軸方向にアーマチャ、電磁石、スプリング等を配置するため、電磁弁駆動装置の高さがカム駆動装置に比べて高くなり、内燃機関の高さが高くなってしまう。このような構造ではエンジン搭載時の高さの制約をクリアすることが難しい。
【０００６】
また、電磁駆動弁装置は電磁石を内蔵するのである体格（幅）を有する。各気筒の吸気及び排気バルブの配置間隔が狭いと電磁駆動弁装置を取り付けることが出来ない。例えば、吸気及び排気バルブが狭い夾角で配置される内燃機関に電磁駆動弁装置を取り付けることは難しい。
【０００７】
よって、本発明は電磁駆動弁装置の高さを減らし、吸気及び排気バルブの配置間隔が狭い場合であっても取り付けることを可能とした電磁駆動弁装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の電磁駆動弁装置は、基準軸上を往復運動可能に支持される可動子（アーマチャ）と、通電に応じて上記可動子を往復動させる電磁力発生機構と、非通電時に上記可動子を中立位置に保つ位置保持機構と、上記電磁力発生機構と上記位置保持機構とが上記基準軸の延在方向と垂直な方向からの視点においてオーバラップするように配置する位置決め手段と、を備える。
【０００９】
かかる構成とすることによって、電磁駆動弁装置の基準軸方向の装置の長さ（寸法）を低減することができる。
【００１０】
好ましくは、上記位置決め手段は、上記電磁力発生機構と上記位置保持機構とが上記基準軸の延在方向からの視点においてオーバラップしないように配置する。それにより、効率よく電磁力を発生することができる。
【００１１】
好ましくは、上記位置決め手段は、上記電磁力発生機構と上記位置保持機構とを上記基準軸の延在方向から離間する一方向に配置する。それにより、電磁駆動弁装置同士の隣接配置を容易とし、搭載性の悪化を回避する。
【００１２】
好ましくは、上記可動子は、上記基準軸上を往復動するアーマチャステムと、このアーマチャステムに結合して上記基準軸の延在方向から離間する一方向に延在し、上記電磁力発生機構の電磁力を受けるアーマチャプレートと、を含む。それにより、広い面積で電磁力発生機構の電磁力を受けることができ、電磁力利用の効率が向上する。
【００１３】
好ましくは、上記アーマチャプレートは上記基準軸と平行に設けられたガイドシャフトによって往復動を案内される。それにより、アーマチャの回転や傾きを防止することができる。
【００１４】
好ましくは、上記アーマチャプレートには上記ガイドシャフトが貫通される貫通孔が設けられる。それにより、アーマチャの往復運動の支持を確実に行うことができる。
【００１５】
好ましくは、上記電磁力発生機構と上記ガイドシャフトとは上記基準軸の延在方向からの視点においてオーバラップしないように配置される。それにより、効率よく電磁力を発生することができる。
【００１６】
また、本発明の内燃機関は吸気弁又は排気弁の駆動手段として上述した電磁弁駆動装置を使用している。それにより、内燃機関の高さ増加を抑制し、また、吸排気弁の配置が狭い夾角においても適切に配置することができる。
【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を参照して説明する。
【００１８】
本発明の実施例では、ハウジングに収容されたアーマチャが往復運動可能に支持される。このハウジング内のアーマチャの軸方向上に形成されてアーマチャをその軸方向に付勢するバネ部材が収容されたバネ室が形成される。また、ハウジング内にアーマチャと対抗するように配置された電磁石を収容する。アーマチャとの間に作用する電磁力によってアーマチャに連結された弁体を開閉駆動する。そして、電磁石とバネ室とは高さ方向にオーバラップするように配設される。
【００１９】
このように、バネ質量系タイプの電磁駆動バルブ用アクチュエータにおいて、バルブ中心に対して開閉用電磁コアをオフセットして配置することでアクチュエータの高さを低減している。また、バルブ中心に対して開閉用電磁コアをオフセットして配置することにより隣接バルブ側の体格を縮小した構成を得ている。また、アーマチャのガイドを電磁コアの外に配置することでコア面積を最大にとる。
【００２０】
図１（ａ）は、本発明の実施例に係る電磁駆動弁装置の構成を説明する断面図である。また、図１（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ方向における断面を示している。
【００２１】
図１に示すように、弁駆動装置１は、シリンダヘッド１０、バルブ２０、ハウジング３０、可動子であるアーマチャ４０、電磁力発生機構である電磁石５０、保持機構としてのアッパースプリング部６０ａ及びロアスプリング部６０ｂ等から構成されている。
【００２２】
バルブ２０は、シリンダヘッド１０の吸気口１１を開閉して吸気通路１２から燃焼室内に空気あるいは混合気を導入する。バルブ２０のステム２１は、バルブガイド１３によって案内されてロアスプリング部６０ｂのロアスプリング室１４に入る。
【００２３】
ロアスプリング室１４には、バルブステム２１の端部に取り付けられたスプリング座６２と、スプリング座６２とロアスプリング室１４の底部との間に配置されたロアスプリング６１が設けられている。バルブ２０は、ロアスプリング６１によって吸気口１１を閉じるように付勢される。
【００２４】
ハウジング３０のバルブ２０の軸心の延長線上にはアッパースプリング部６０ａのアッパースプリング室３１が設けられている。このアッパースプリング室３１内にも、スプリング座６４と、このスプリング座６４とアッパースプリング室３１の天井部との間に配置されたアッパースプリング６３が設けられている。アッパースプリング６３は弁２０が吸気口１１を開く方向に付勢する。
【００２５】
スプリング座６２とスプリング座６４の間にアーマチャ４０のステム４１が取り付けられる。アーマチャステム４１はハウジング３０に取り付けられた軸受け３２及び３３によって往復動可能に支持される。スプリング座６２を介してアーマチャステム４１とバルブステム２１とは接続される。アーマチャステム４１の略中央部には、その軸と直交する図１の左方向に延在するアーマチャプレート４２が取り付けられている。アーマチャプレート４２は鉄、鉄合金などの強磁性体である。アーマチャプレート４２の他端側には貫通孔が形成され、軸受け４３が設けられている。この軸受けをバルブ２０の中心軸と平行に配置された案内軸４４が挿通する。案内軸４４の両端はハウジング３０によって支持されている。
【００２６】
アーマチャプレート４２を挟んで上側に閉弁用の上部電磁石５０ａが、下側に開弁用の下部電磁石５０ｂが配置される。上部電磁石５０ａは上部磁気コア５１と励磁巻線５２によって構成される。下部電磁石５０ｂは下部磁気コア５３と励磁巻線５４によって構成される。
【００２７】
図１（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ方向における断面図である。図中に２点鎖線で示すように、磁気コア５１及び５３の吸引面に対応した面積を備えている。
【００２８】
かかる構成において、電磁駆動弁装置１の上部電磁石５０ａ及び下部電磁石５０ｂに通電されないときには、アーマチャ４０が上部磁気コア５１と下部磁気コア５３の中間に位置するようにスプリング６１及び６３の荷重が調整される。内燃機関が始動されると、上部電磁石５０ａ及び下部電磁石５０ｂに交互に通電され、上部電磁石５０ａ及び下部電磁石５０ｂ間をアーマチャプレート４２が移動する。それにより、アーマチャ４０が移動し、バルブ２０の開閉を繰り返す。
【００２９】
図３は、比較例を示している。同図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００３０】
この比較例では、バルブ２０の軸方向に、アーマチャ４０、電磁石５０、保持アッパースプリング部６０ａ及びロアスプリング部６０ｂ等を積み重ねる構造となっているため、装置の高さがＨ’となっている。
【００３１】
これに対し、バルブ２０の軸中心に対して電磁石５０をオフセットして配置した実施例の構成では、図１（ａ）中に示すように、バルブ中心軸ａに対して電磁石５０ａ及び５０ｂの磁気コアの中心軸ｂを左側に偏倚した配置となっている。このため装置の高さがＨとなり、バルブ軸方向における電磁石５０（あるいは電磁石室）とスプリング室１４及び３１とのオーバラップ分ΔＨだけ電磁弁駆動装置の装置の高さを低くすることが出来る。
【００３２】
また、図１（ｂ）及び図３（ｂ）中に示すように、実施例の構成ではアーマチャプレート４２の電磁石５０ａび５０ｂの磁気コアの吸着面に相当する部分にはアーマチャステム４１が存在しない。電磁コアの有効面積を最大限に利用することができ、吸着力が無駄にならない。
【００３３】
また、実施例の構成では、バルブの軸心に対して左側（一方側）の体格が大きく、右側（他方側）の体格が小さい構成となってる。これは、吸気バルブと排気バルブとが狭い夾角で配置されている場合に有利である。
【００３４】
図２は、このようなバルブ軸に対して非対称な構造を有する電磁駆動弁装置の利点を説明する説明図である。同図において図１と対応する部分に同一符号を付している。
【００３５】
同図（ａ）に示すように、吸気バルブ２０と排気バルブ２００とのなす夾角が広い場合には、比較例の電磁駆動弁装置１であってもシリンダヘッド１０上に搭載することが出来る。しかし、同図（ｂ）に示すように、吸気バルブ２０と排気バルブ２００とのなす夾角が狭い場合には、電磁駆動弁装置１は重なり合うため、搭載することは出来ない。
【００３６】
これに対し、同図（ｃ）に示すように、実施例の構成であれば、吸気バルブ２０と排気バルブ２００とのなす夾角が狭い場合であっても、電磁駆動弁装置１は重なり合わないため、搭載することが出来る。
【００３７】
なお、実施例では、ガイドステム４４の中心ｃを磁気コアの中心ｂからオフセットして配置しているが、搭載スペースを節約する場合には、磁気コアの中心ｂに配置しても良い。また、電磁石５０はアーマチャプレート４２側に巻線側を設けた可動巻線型やリニアモータ型としても良い。実施例の構成に限定されるものではない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本実施例によれば電磁駆動弁装置の高さを低くすることが出来、吸気弁及び排気弁が夾角配置の内燃機関にも使用できて具合がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例を説明する電磁駆動弁装置の断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施例の利点を説明する説明図である。
【図３】図３は、比較例を説明する直列駆動タイプの電磁駆動装置の断面図である。
【符号の説明】
１０…シリンダヘッド、２０…バルブ、３０…ハウジング、４０…アーマチャ、５０…電磁石
【図１】
2004285966.tif 000003
【図２】
2004285966.tif 000004
【図３】
2004285966.tif 000005