(57)【要約】【課題】複数の積層板を締結シャフトで締結してヨークを構成した電磁アクチュエータにおいて、締結シャフトに妨げられることなくヨークに充分な磁束を発生させてアマチュアの吸着力を高める。【解決手段】電磁アクチュエータ機構６２は、積み重ねた積層板６８，６９に締結シャフト７５を挿通して一体化したヨーク７０にコイル収納溝６８ａ，６９ａを形成し、コイル収納溝６８ａ，６９ａに収納したコイル７１を励磁することでヨーク７０に磁束を発生させてアマチュア７３を吸着する。ヨーク７０の側部であって、かつヨーク７０に形成される磁路Ｃの外方に締結シャフト７５を配置することで、締結シャフト７５に妨げられることなくヨーク７０に充分な磁束を発生させてアマチュア７３の吸着力を高めることができる。【選択図】　　　図３
2004056853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積み重ねた積層板（６８，６９）に締結シャフト（７５）を挿通して一体化したヨーク（７０）にコイル収納溝（６８ａ，６９ａ）を形成し、コイル収納溝（６８ａ，６９ａ）に収納したコイル（７１）を励磁することでヨーク（７０）に磁束を発生させてアマチュア（７３）を吸着する電磁アクチュエータにおいて、
締結シャフト（７５）をヨーク（７０）に形成される磁路（Ｃ）の外方に配置したことを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
ヨーク（７０）の側部において、アマチュア（７３）の吸着方向に離間させて複数の締結シャフト（７５）を配置したことを特徴とする、請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
積み重ねた積層板（６８，６９）に締結シャフト（７５）を挿通して一体化したヨーク（７０）にコイル収納溝（６８ａ，６９ａ）を形成し、コイル収納溝（６８ａ，６９ａ）に収納したコイル（７１）を励磁することでヨーク（７０）に磁束を発生させてアマチュア（７３）を吸着する電磁アクチュエータにおいて、
ヨーク（７０）のアマチュア（７３）に対向する面に、締結締結シャフト（７５）とアマチュア（７３）との間に介在する切欠（６８ｂ，６９ｂ）を形成したことを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項４】
ヨーク（７０）に形成された前記切欠（６８ｂ，６９ｂ）の高さは、ヨーク（７０）に吸着されたアマチュア（７３）と該ヨーク（７０）との間のギャップよりも大きいことを特徴とする、請求項３に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項５】
ヨーク（７０）のアマチュア（７３）と反対側の面を固定部材（１３）に固定したことを特徴とする、請求項３に記載の電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積み重ねた積層板に締結シャフトを挿通して一体化したヨークにコイル収納溝を形成し、コイル収納溝に収納したコイルを励磁することでヨークに磁束を発生させてアマチュアを吸着する電磁アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる電磁アクチュエータをエンジンの弁の開閉制御に用いたものが、特開平１１−２７３９４５号公報、特開平１１−２６０６３４号公報により公知である。このものは、Ｅ字状をなす多数の積層板を積層したものに２本あるいは４本の締結シャフトを挿通して一体化することでヨークを構成し、このヨークに形成したコイル収納溝に環状のコイルを収納して電磁アクチュエータを構成したものであり、コイルを励磁してヨークに磁束を発生させることで、弁に連なるアマチュアをヨークに吸着して該弁の開閉を制御するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来のものは、コイルの励磁によりヨークに発生する磁束の通路上、つまり磁路上に締結シャフトが位置しているため、この締結シャフトに阻害されて充分な磁束を発生させることが難しくなり、コイルの消費電流の増加やアマチュアの吸着力の不足といった問題が発生する可能性があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、複数の積層板を締結シャフトで締結してヨークを構成した電磁アクチュエータにおいて、締結シャフトに妨げられることなくヨークに充分な磁束を発生させてアマチュアの吸着力を高めることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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、積み重ねた積層板に締結シャフトを挿通して一体化したヨークにコイル収納溝を形成し、コイル収納溝に収納したコイルを励磁することでヨークに磁束を発生させてアマチュアを吸着する電磁アクチュエータにおいて、締結シャフトをヨークに形成される磁路の外方に配置したことを特徴とする電磁アクチュエータが提案される。
【０００６】
上記構成によれば、ヨークを構成する積み重ねた積層板に挿通されて該積層板を一体化する締結シャフトを、ヨークに形成される磁路の外方に配置したので、締結シャフトに妨げられることなくヨークに充分な磁束を発生させてアマチュアの吸着力を高めることができる。
【０００７】
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、ヨークの側部において、アマチュアの吸着方向に離間させて複数の締結シャフトを配置したことを特徴とする電磁アクチュエータが提案される。
【０００８】
上記構成によれば、ヨークの側部に締結シャフトを配置したので電磁アクチュエータの高さ方向の寸法を小型化することができ、しかも複数の締結シャフトをアマチュアの吸着方向に離間させて配置したので、積層板どうしを強固に締結して該積層板の締結の緩みによる吸着力の低下を抑制することができる。
【０００９】
また請求項３に記載された発明によれば、積み重ねた積層板に締結シャフトを挿通して一体化したヨークにコイル収納溝を形成し、コイル収納溝に収納したコイルを励磁することでヨークに磁束を発生させてアマチュアを吸着する電磁アクチュエータにおいて、ヨークのアマチュアに対向する面に、締結シャフトとアマチュアとの間に介在する切欠を形成したことを特徴とする電磁アクチュエータが提案される。
【００１０】
上記構成によれば、ヨークのアマチュアに対向する面に形成した切欠が締結シャフトとアマチュアとの間に介在するので、ヨークの締結シャフトの部分に流れる磁束を減少させてアマチュアの吸着力を一層高めることができる。
【００１１】
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、ヨークに形成された前記切欠の高さは、ヨークに吸着されたアマチュアと該ヨークとの間のギャップよりも大きいことを特徴とする電磁アクチュエータが提案される。
【００１２】
上記構成によれば、ヨークに形成された切欠の高さがヨークに吸着されたアマチュアと該ヨークとの間のギャップよりも大きいので、ヨークにアマチュアが吸着されたときに、切欠側に磁束が漏れ難くして吸着力の低下を防止することができる。
【００１３】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、ヨークのアマチュアと反対側の面を固定部材に固定したことを特徴とする電磁アクチュエータが提案される。
【００１４】
上記構成によれば、ヨークのアマチュアと反対側の面、つまり切欠が形成されていない面を固定部材に固定したので、固定部材に対するヨークの固定面積を充分に確保して固定強度を高めることができる。
【００１５】
尚、実施例のカムシャフトホルダ１３は本発明の固定部材に対応し、実施例の第１、第２積層板６８，６９は本発明の積層板に対応する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図１３は本発明の一実施例を示すもので、図１はエンジンのシリンダヘッド部の断面図（図２の１−１線断面図）、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の３部拡大図、図４は図３の４−４線断面図、図５は図１の５部拡大図、図６は図５の要部拡大図、図７は図６の７（Ａ）−７（Ａ）線〜７（Ｅ）−７（Ｅ）線断面図、図８は吸気弁閉弁タイミング遅延装置の作動状態を示す、前記図１に対応する図、図９は図８の９部拡大図、図１０は吸気弁の遅閉じ制御によるバルブリフト量の変化を示すグラフ、図１１は油圧ダンパー機構によるバルブリフト量の変化特性を示すグラフ、図１２は吸気弁のバルブリフト量および油室の油圧の変化特性を示すグラフ、図１３はオリフィスのＬ／Ｄおよび油温に対する吸気バルブの着座時間および着座速度の変化を示すグラフである。
【００１８】
図１に示すように、ＳＯＨＣ型の直列４気筒エンジンＥはシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上面に結合されたシリンダヘッド１２と、シリンダヘッド１２の上面に結合されたカムシャフトホルダ１３とを備えており、シリンダブロック１１に形成したシリンダ１４にピストン１５が摺動自在に嵌合する。シリンダヘッド１２には、シリンダ１４毎に各２個の吸気ポート１６，１６および排気ポート１７，１７が形成されており、シリンダヘッド１２の下面にピストン１５の上面と対向するように形成され燃焼室１８は吸気弁孔１９，１９を介して吸気ポート１６，１６に連通するとともに、排気弁孔２０，２０を介して排気ポート１７，１７に連通する。
【００１９】
吸気弁孔１９，１９を開閉する機関弁としての吸気弁２１，２１はシリンダヘッド１２に設けた弁ガイド２２，２２に摺動自在に案内され、吸気弁ばね２３，２３で閉弁方向に付勢される。排気弁孔２０，２０を開閉する機関弁としての排気弁２４，２４はシリンダヘッド１２に設けた弁ガイド２５，２５に摺動自在に案内され、排気弁ばね２６，２６で閉弁方向に付勢される。カムシャフトホルダ１３はシリンダヘッド１２の長手方向に沿って配置された単一の部材であり、シリンダヘッド１２の上面とカムシャフトホルダ１３の下面との間に吸気・排気共用のカムシャフト２７が支持される。カムシャフト２７はクランクシャフトにタイミングチェーンを介して接続されており、クランクシャフトの２分の１の回転数で回転する。
【００２０】
図２を併せて参照すると明らかなように、カムシャフト２７の上方のカムシャフトホルダ１３には吸気ロッカーアームシャフト２８および排気ロッカーアームシャフト２９が支持されており、吸気ロッカーアームシャフト２８に第１吸気ロッカーアーム３０および第２吸気ロッカーアーム３１が隣接して配置されるとともに、第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１の軸方向両側に第１、第２排気ロッカーアーム３２，３３が配置される。
【００２１】
第１吸気ロッカーアーム３０は中間部を吸気ロッカーアームシャフト２８に支持されており、二股に分岐した一端部に一方の吸気弁２１のステムエンド２１ａに当接するアジャストボルト３４と、球状の上面を有する保持ロッド受け部材３５とが設けられ、また他端部にカムシャフト２７に設けた吸気ハイカム３６に当接するローラ３７が支持される。第２吸気ロッカーアーム３１は中間部を吸気ロッカーアームシャフト２８に支持されており、一端部に他方の吸気弁２１のステムエンド２１ａに当接するアジャストボルト３８が設けられ、また他端部にカムシャフト２７に設けた吸気ローカム３９に当接するスリッパ４０が設けられる。吸気ハイカム３６のカム山に比べて、吸気ローカム３９のカム山の高さは低く設定されている。
【００２２】
吸気ロッカーアームシャフト２８を挟んでローラ３７およびスリッパ４０の反対側の第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１に、該第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１を一体に連結して一体に揺動させ、あるいは相互に分離して独立して揺動させるべく、連結・解除機構４１が設けられる。
【００２３】
連結・解除機構４１は、第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１に同軸に形成したピン孔３０ａ，３１ａと、第１吸気ロッカーアーム３０のピン孔３０ａに摺動自在に嵌合する第１ピン４２と、第２吸気ロッカーアーム３１のピン孔３１ａに摺動自在に嵌合する第２ピン４３と、第１ピン４２を第２ピン４３に向けて付勢する戻しばね４４と、第２ピン４３の第１ピン４２と反対側の端面に形成された油室４５とを備えており、油室４５は吸気ロッカーアームシャフト２８の内部に形成した油路２８ａに、吸気ロッカーアームシャフト２８および第２吸気ロッカーアーム３１に形成した油孔２８ｂ，３１ｂを介して常時連通する。
【００２４】
従って、図示せぬ制御手段からの指令で吸気ロッカーアームシャフト２８の油路２８ａ、吸気ロッカーアームシャフト２８の油孔２８ｂおよび第２吸気ロッカーアーム３１の油孔３１ｂを介して油室４５に油圧が供給されると、図２に示すように、戻しばね４４の弾発力に抗して第１、第２ピン４２，４３が移動し、第２ピン４３が両ピン孔３０ａ，３１ａに跨がることで、第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１が連結されて一体に揺動可能になる。また油室４５に供給される油圧を抜くと、戻しばね４４の弾発力で第１、第２ピン４２，４３が押し戻され、第１、第２ピン４２，４３がそれぞれ第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１のピン孔３０ａ，３１ａに収納されることで、第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１が分離されて独立して揺動可能になる。
【００２５】
排気ロッカーアームシャフト２９に揺動自在に支持された第１、第２排気ロッカーアーム３２，３３は、その一端側に設けたローラ４６，４７がカムシャフト２７に設けた排気カム４８，４９に当接し、その他端側に設けたアジャストボルト５０，５１が排気弁２４，２４のステムエンド２４ａ，２４ａに当接する。また符号５２は点火プラグ挿入筒であり、一対の排気弁２４，２４の間に設けられる。
【００２６】
次に、吸気弁２１，２１の閉弁タイミングを遅延する吸気弁閉弁タイミング遅延装置６１の構造を説明する。
【００２７】
吸気弁閉弁タイミング遅延装置６１は、カムシャフトホルダ１３の吸気側の上面に形成された４個の開口１３ａ…を覆うように設けられるもので、４個のシリンダ１４…に各々対応して一体化された電磁アクチュエータ機構６２および油圧ダンパー機構６３と、４個のシリンダ１４…に対して共通化されたアマチュア固定機構６４とを備える。
【００２８】
図３および図４に示すように、４個の電磁アクチュエータ機構６２は全て同一構造であり、第１端板６５と、第２端板６６と、重ね合わされた多数の第１積層板６８…および多数の第２積層板６９…よりなる２個のヨーク７０，７０とを備える。ヨーク７０，７０の第１積層板６８…および第２積層板６９…は左右対称な形状を有しており、それぞれ上面に開放するコイル収納溝６８ａ，６９ａを備える。また第１端板６５および第２端板６６は、第１、第２積層板６８…，６９…のコイル収納溝６８ａ，６９ａに連なるコイル収納溝６５ｂ，６５ｃ；６６ｂ，６６ｃを備えており、ボビンに巻き付けられたコイル７１が、第１、第２積層板６８，６９のコイル収納溝６８ａ，６９ａおよび第１、第２端板６５，６６のコイル収納溝６５ｂ，６５ｃ；６６ｂ，６６ｃに上方から嵌合して樹脂で固着される。
【００２９】
左右のヨーク７０，７０間に、上端にアマチュア７３を備えた保持ロッド７４が摺動自在に支持される。概略長方形のアマチュア７３は、その下面が第１、第２端板６５，６６および第１、第２積層板６８…，６９…の上面に対向する。このように、　２個に分割したヨーク７０，７０間に保持ロッド７４を配置したので、単一のヨークに保持ロッド７４を挿通する孔を形成する場合に比べて加工が容易になるだけでなく、コイル７１の周長を短くして消費電力を削減することができる。
【００３０】
ヨーク７０，７０の両端部にはそれぞれ上下一対の締結シャフト７５…が配置されており、これら４本の締結シャフト７５…が貫通することで第１、第２端板６５，６６および第１、第２積層板６８…，６９…が一体に締結される。第１、第２積層板６８…，６９…の上面の両側部、つまり締結シャフト７５…の上方に位置する部分に切欠６８ｂ，６９ｂが形成される。
【００３１】
次に、図５に基づいて、電磁アクチュエータ機構６２により開弁保持された吸気弁２１，２１の閉弁時の衝撃を吸収する油圧ダンパー機構６３の構造を説明する。
【００３２】
電磁アクチュエータ機構６２の第１、第２端板６５，６６の上面に、ダンパー下部ケーシング８３と、ダンパー中間ケーシング８４と、ダンパー上部ケーシング８５とが重ね合わされ、図示せぬボルトでカムシャフトホルダ１３の上面に共締めされる。
【００３３】
ダンパー中間ケーシング８４には、ダンパー下部ケーシング８３を下方に貫通するシリンダ８４ｂが一体に形成されており、このシリンダ８４ｂにピストン８８が摺動自在に嵌合する。ピストン８８の上部に配置された入口側チェック弁８９がダンパー中間ケーシング８４およびダンパー上部ケーシング８５間に挟まれて固定される。入口側チェック弁８９は、弁座９０と、弁体９１と、弁体９１を弁座９０に着座する方向に付勢する弁ばね９２とを備えており、図示せぬ油圧源に連なるダンパー上部ケーシング８５の油路Ｐ１からピストン８８の上面側の油室９３に連なる油路Ｐ２へのオイルの通過を許容し、その逆方向のオイルの通過を阻止する機能を有する。
【００３４】
シリンダ８４ｂの内壁には環状の油路Ｐ３が形成されており、この油路Ｐ３はシリンダ８４ｂを半径方向に貫通するオリフィスＯ…を介して、ダンパー下部ケーシング８３の内壁に形成した環状の油路Ｐ４に連通する。油路Ｐ４はダンパー中間ケーシング８４を上下方向に貫通する油路Ｐ５を介してダンパー上部ケーシング８５に設けた出口側チェック弁９４に連通する。出口側チェック弁９４は、弁座９５と、弁体９６と、弁体９６を弁座９５に着座する方向に付勢する弁ばね９７とを備えており、ダンパー中間ケーシング８４の油路Ｐ５から図示せぬオイルタンクへのオイルの通過を許容し、その逆方向のオイルの通過を阻止する機能を有する。
【００３５】
上面が開放したカップ状のピストン８８の下面から下方に突出する押圧部８８ａは、ダンパー中間ケーシング８４の下面に形成した開口８４ｃを貫通してアマチュア７３の上面（つまり保持ロッド７４の上端）に当接可能である。このようにピストン８８の中心に保持ロッド７４の上端に当接させることにより、ピストン８８を安定して作動させることができる。このとき、保持ロッド７４の上端をピストン８８の下面に開口する孔に嵌合させて位置決めすれば、ピストン８８更にを安定して作動させることができる。
【００３６】
ピストン８８は、入口側チェック弁８９との間に配置した戻しばね９８で下向きに付勢される。ピストン８８の押圧部８８ａはアマチュア７３の保持ロッド７４と同軸上に位置しており、ピストン８８の押圧部８８ａとアマチュア７３の保持ロッド７４との間に偏心荷重が加わるのを防止してスムーズな作動を可能にしている。
【００３７】
図１から明らかなように、ダンパー上部ケーシング８５にステー９９を介してセンサ１００が支持されており、このセンサ１００でアマチュア７３の上下位置が検出される。
【００３８】
図６および図７から明らかなように、上面が開口したカップ状のピストン８８の側壁には、軸線方向に高さの異なる五つの位置に、それぞれ円周方向に配置された複数のオリフィスを備える。即ち、図７（Ａ）に示すように、上から１段めには４個のオリフィスＯａ…が９０°間隔で形成され、図７（Ｂ）に示すように、上から２段めには前記４個のオリフィスＯａ…と位相が４５°ずれた状態で４個のオリフィスＯｂ…が９０°間隔で形成され、図７（Ｃ）に示すように、上から３段めには３個のオリフィスＯｃ…が１２０°間隔で形成され、図７（Ｄ）に示すように、上から４段めには前記３個のオリフィスＯｃ…と位相が６０°ずれた状態で３個のオリフィスＯｄ…が１２０°間隔で形成され、図７（Ｅ）に示すように、上から５段めには１個のオリフィスＯｅ…が形成される。
【００３９】
図６の円内に拡大して示すように、各々のオリフィスＯａ〜Ｏｅは、その直径をＤとし、その長さをＬとしたとき、０．５≦Ｌ／Ｄ≦２．０に設定されている。
【００４０】
次に、図１に基づいて、電磁アクチュエータ機構６２の非作動時にアマチュア７３を上昇位置に保持するアマチュア固定機構６４の構造を説明する。
【００４１】
アマチュア固定機構６４は４個のシリンダ１４…に共通の固定機構下部ケーシング１０１を備えており、固定機構下部ケーシング１０１に形成したガイド孔１０２にアマチュア係止部材１０３が摺動自在に嵌合し、このアマチュア係止部材１０３は戻しばね１０４で上限位置に付勢されてガイド孔１０２の上端開口から突出し、アマチュア７３の一辺に突設した突起７３ａの下面に当接する。
【００４２】
固定機構下部ケーシング１０１の上面に各シリンダ１４毎に分割された４個の固定機構上部ケーシング１０５…が重ね合わされ、固定機構上部ケーシング１０５…および固定機構下部ケーシング１０１を貫通する図示せぬボルトでカムシャフトホルダ１３に固定される。固定機構上部ケーシング１０５に形成したシリンダ１０７にピストン１０８が摺動自在に嵌合しており、シリンダ１０７の上部に油室１０９が形成されるとともに、ピストン１０８の下面がアマチュア係止部材１０３の上面に当接する。油室１０９には、図示せぬ油圧源からのオイルが制御弁を介して供給可能である。
【００４３】
そしてカムシャフトホルダ１３および吸気弁閉弁タイミング遅延装置６１を覆うように、シリンダヘッド１２の上面にヘッドカバー１１０が結合される。
【００４４】
次に、上記構成を備えた第１実施例の作用を説明する。
【００４５】
図２において、エンジンＥの低速運転領域で吸気弁２１，２１の動弁系に設けたけた連結・解除機構４１の油室４５の油圧を抜くと、戻しばね４４の弾発力で第１、第２ピン４２，４３が押し戻され、第１、第２ピン４２，４３がそれぞれ第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１のピン孔３０ａ，３１ａに収納されることで、第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１が分離されて独立して揺動可能になる。その結果、カム山が高い吸気ハイカム３６にローラ３７を当接させた第１吸気ロッカーアーム３０は大きく揺動して一方の吸気弁２１を大きなリフト量で開閉する一方、カム山が低い吸気ローカム３９にスリッパ４０を当接させた第２吸気ロッカーアーム３１は小さく揺動して他方の吸気弁２１を小さなリフト量で開閉することで、燃焼室１８内に吸気スワールを発生させて混合気の燃焼効率を高めることができる。
【００４６】
エンジンＥの中・高速運転領域で連結・解除機構４１の油室４５に油圧を供給すると、図２に示すように、戻しばね４４の弾発力に抗して第１、第２ピン４２，４３が移動し、第２ピン４３が両ピン孔３０ａ，３１ａに跨がることで、第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１が連結されて一体に揺動可能になる。その結果、カム山が高い吸気ハイカム３６にローラ３７を当接させた第１吸気ロッカーアーム３０と一体に第２吸気ロッカーアーム３１が大きく揺動し、両方の吸気弁２１，２１を大きなリフト量で開閉してエンジンＥの出力が増加する。
【００４７】
吸気弁閉弁タイミング遅延装置６１の非作動時、つまり電磁アクチュエータ機構６２のコイル７１への通電が行われないとき、図１に示すようにアマチュア固定機構６４の油室１０９の油圧は抜かれており、戻しばね１０４の弾発力でアマチュア係止部材１０３が上昇してピストン１０８を押し上げた状態にある。この状態では、アマチュア係止部材１０３が突起７３ａに係合することでアマチュア７３を押し上げた位置に保持するため、第１吸気ロッカーアーム３０の揺動に伴って保持ロッド７４がアマチュア７３と共に不要な上下動をするのが防止される。
【００４８】
これにより、保持ロッド７４およびアマチュア７３の慣性重量や摺動抵抗が第１吸気ロッカーアーム３０のスムーズな揺動を阻害することが防止され、吸気弁２９のスムーズな開閉が可能になる。特に、エンジンＥの高速運転時には、吸気第１ロッカーアーム３０の揺動に保持ロッド７４の昇降が追従できず、保持ロッド７４の下端が第１吸気ロッカーアーム３０の保持ロッド受け部材３５から離反したり衝突したりする状況となり、騒音の発生や耐久性の低下の原因となる可能性があるが、かかるエンジンＥの高速運転時に戻しばね１０４の弾発力でアマチュア係止部材１０３を上昇させてアマチュア７３を上昇位置に保持すれば、上記騒音の発生や耐久性の低下を確実に防止することができる。
【００４９】
一方、吸気弁閉弁タイミング遅延装置６１の作動時、つまり電磁アクチュエータ機構６２のコイル７１への通電が行われるとき、図８に示すようにアマチュア固定機構６４の油室１０９に油圧が供給され、戻しばね１０４の弾発力に抗してアマチュア係止部材１０３が下降する。その結果、アマチュア係止部材１０３がアマチュア７３の突起７３ａから下方に離反し、アマチュア７３および保持ロッド７４は自由に昇降できる状態となる。
【００５０】
しかして、第１吸気ロッカーアーム３０が吸気弁２１のステムエンド２１ａを押し下げて該吸気弁２１のリフト量が最大になるのにタイミングを合わせて電磁アクチュエータ機構６２のコイル７１を励磁すると、ヨーク７０，７０にアマチュア７３が吸引されることで保持ロッド７４が下降し、その下端が保持ロッド受け部材３５を下方に押圧する。すると、第１吸気ロッカーアーム３０が揺動し、その一端側のアジャストボルト３４が吸気弁２１のステムエンド２１ａを押圧して該吸気弁２１を開弁させたままの状態に保持する。このとき、第１吸気ロッカーアーム３０の他端側のローラ３７はカムシャフト２７の吸気ハイカム３６から離反して空転する。
【００５１】
所定時間の経過後にコイル７１を消磁すると、吸気弁ばね２３の弾発力で吸気弁２１が閉弁位置に上昇し、第１吸気ロッカーアーム３０が逆方向に揺動してローラ３７が吸気ハイカム３６に当接するとともに、保持ロッド受け部材３５に下端を押し上げられた保持ロッド７４と共にアマチュア７３が上昇してヨーク７０，７０の上面から離反する。このように、電磁アクチュエータ機構６２のコイル７１を所定のタイミングで励磁および消磁することにより、吸気弁２１の閉弁時期を任意の長さだけ遅延させることができ、ポンピングロスの低減による燃料消費の低減を図ることができる。図１０には、エンジンＥの回転数が６５０ｒｐｍの場合および３０００ｒｐｍの場合について、吸気弁２１の遅閉じ制御によるバルブリフト量の変化が示される。
【００５２】
尚、電磁アクチュエータ機構６２の作動時に、連結・解除機構４１で第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１が一体に結合されていれば、２個の吸気弁２１，２１の閉弁タイミングを共に遅延させることができる。また連結・解除機構４１で第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１を分離していれば、第１吸気ロッカーアーム３０側の吸気弁２１の閉弁タイミングだけが遅延し、第２吸気ロッカーアーム３０側の吸気弁２１は吸気ローカム３９のプロフィールに応じたバルブリフト量で開閉する。
【００５３】
以上、吸気弁２１，２１の動弁作用について説明したが、排気弁２４，２４の動弁作用は従来のものと同様である。即ち、図２において、カムシャフト２７に設けた排気カム４８，４９にローラ４６，４７を当接させた第１、第２排気ロッカーアーム３２，３３が排気ロッカーアームシャフト２９まわりに揺動することで、それら第１、第２排気ロッカーアーム３２，３３に設けたアジャストボルト５０，５１にステムエンド２４ａ，２４ａを当接させた排気弁２４，２４が開閉駆動される。
【００５４】
図３から明らかなように、ヨーク７０，７０の第１、第２積層板６８…，６９…および第１、第２端板６５，６６を一体に結合する４本の締結シャフト７５…は、該ヨーク７０，７０に形成される磁路Ｃ，Ｃを避けた両側位置に配置されるので、締結シャフト７５…の影響による磁束密度の低下を最小限に抑えることができ、しかも締結シャフト７５…が磁路Ｃ，Ｃの側方に配置されるので、電磁アクチュエータ機構６２の上下方向寸法を小型化することができる。またアマチュア７３が吸着されるヨーク７０，７０の上面における第１、第２積層板６８…，６９…の両端位置に、つまり締結シャフト７５…の上方位置に切欠６８ｂ，６９ｂを形成したので、締結シャフト７５…を通過する磁束量を減少させて該締結シャフト７５…の影響による磁束密度の低下を更に低減することができる。そして前記切欠６８ｂ，６９ｂを持たない下面側で第１、第２積層板６８…，６９…をカムシャフトホルダ１３に固定したので、固定面積を充分に確保してカムシャフトホルダ１３に対する電磁アクチュエータ機構６２の固定強度を高めることができる。
【００５５】
更に、アマチュア７３の移動方向に測った切欠６８ｂ，６９ｂの高さは、アマチュア７３がヨーク７０，７０の吸着面に吸着されたときのアマチュア７３およびヨーク７０，７０間のギャップよりも大きいため、アマチュア７３の吸着時にヨーク７０，７０の吸着面を通過する磁束量を最大限に確保してアマチュア７３の吸着力を増加させることができる。しかも片側２本の締結シャフト７５，７５は上下方向（アマチュア７３の吸着方向）に離間して配置されているので、第１、第２積層板６８…，６９…を強固に締結してヨーク７０，７０の吸着面における口開き（締結の緩み）を防止し、アマチュア７３の吸着力の低下を抑制することができる。
【００５６】
さて、吸気弁２１の開弁保持を解除すべくコイル７１を励磁状態から消磁状態に切り換えると、吸気弁ばね２３の弾発力で吸気弁２１が閉弁する。このとき、吸気弁２１が吸気弁孔１９に衝撃的に着座するのを防止するために油圧ダンパー機構６３が作用する。即ち、閉弁する吸気弁２１のステムエンド２１によって保持ロッド７４が押し上げられると、保持ロッド７４の上端に設けたアマチュア７３に押圧部８８ａを押圧された油圧ダンパー機構６３のピストン８８が、図９の下降位置から図５の上昇位置へと戻しばね９８の弾発力に抗して押し上げられる。ダンパー中間ケーシング８４のシリンダ８４ｂ内をピストン８８が上昇すると、ピストン８８の上方の油室９３の容積が減少する。ピストン８８が下降位置にあるとき、油室９３には開弁した入口側チェック弁８９を介して油圧が供給されているが、ピストン８８の上昇によって油室９３の容積が減少すると入口側チェック弁８９が閉弁し、油室９３内のオイルは出口側チェック弁９４を開弁して排出される。このとき、油室９３内のオイルがピストン８８に形成したオリフィスＯａ〜Ｏｅおよびダンパー中間ケーシング８４に形成したオリフィスＯを通過することで、吸気弁２１が吸気弁孔１９に衝撃的に着座するのを防止する油圧緩衝力が発生する。
【００５７】
上記油圧緩衝力の発生メカニズムを更に詳細に説明する。ピストン８８が図９に示す下降位置から上昇を開始するとき、ダンパー中間ケーシング８４のオリフィスＯが機能して油圧緩衝力が発生し、バルブリフト量は一定の比率で減少する（図１１のａ領域参照）。ピストン８８の上動に伴い、該ピストン８８の上端とダンパー中間ケーシング８４の油路Ｐ３の上端との隙間βの通路断面積が次第に減少し、やがて油路Ｐ３に臨む隙間βの通路断面積と、油路Ｐ３に臨むオリフィスＯａ〜Ｏｅの通路断面積との総和がダンパー中間ケーシング８４のオリフィスＯの通路断面積に一致すると（図１１のｂ点参照）、それ以降はオリフィスＯは実質的に機能しなくなり、隙間βおよびオリフィスＯａ〜Ｏｅが機能して油圧緩衝力が発生する。ピストン８８の上動に伴って隙間βが減少すると油圧緩衝力は次第に増加し、やがて隙間βが消滅すると、油路Ｐ３に臨むオリフィスＯａ〜Ｏｅだけが油圧緩衝力を発生する。
【００５８】
当初は全てのオリフィスＯａ〜Ｏｅが油路Ｐ３に臨んでいるが、ピストン８８の上動に伴って先ず１段目の４個のオリフィスＯａが閉塞され、続いて２段目の４個のオリフィスＯｂ、３段目の３個のオリフィスＯｃ、４段目の３個のオリフィスＯｄおよび５段目の１個のオリフィスＯｅが順次閉塞される。その間、オリフィスＯａ〜Ｏｅの通路断面積が段階的に減少することで油圧緩衝力は段階的に増加し、バルブリフト量の減少率が段階的に減少する（図１１のｃ領域参照）。そして全てのオリフィスＯａ〜Ｏｅが閉塞されると（図１１のｄ点参照）、ピストン８８とシリンダ８４ｂとの間の微小なクリアランスをオイルが通過することでバルブリフト量が極低速で減少し、衝撃を発生させずに吸気弁２１をゆっくりと吸気弁孔１９に着座させて騒音の発生や異常摩耗の発生を防止することができる（図１１のｅ領域参照）。
【００５９】
仮に、ピストン８８がオリフィスＯａ〜Ｏｅを備えていないとすると、図１１に破線で示すように、領域ｃにおいてバルブリフト量が直線的に減少してしまい、吸気弁２１が吸気弁孔１９に対して着座する瞬間の着座速度を減少させることが困難である。
【００６０】
以上のように、油圧ダンパー機構６３がダンパー中間ケーシング８４のオリフィスＯとピストン８８のオリフィスＯａ〜Ｏｅとを備えており、オリフィスＯａ〜Ｏｅの個数が上側の１段目から下側の５段目に向かって次第に減少しているので、ピストン８８の上動の初期に前記オリフィスＯ，Ｏａ〜Ｏｅのトータルの通路断面積の減少率が大きく、またピストン８８の上動の末期に前記通路断面積の減少率が小さくなるため、時間の経過に伴うバルブリフト量の減少率を漸減させて吸気弁２１を吸気弁孔１９にゆっくりと着座させることができる。
【００６１】
しかもダンパー中間ケーシング８４およびピストン８８の両方にオリフィスＯ，Ｏａ〜Ｏｅを設けたので、ダンパー中間ケーシング８４だけにオリフィスを設ける場合に比べて油圧ダンパー機構６３を小型化することができる。更に、ピストン８８の各段のオリフィスＯａ〜Ｏｅを等間隔に配置し、かつ隣接する段のオリフィスＯａ〜Ｏｅの位相を異ならせたので、つまりオリフィスＯａ〜Ｏｅが上下方向に重ならないように配置したので、ピストン８８の上下方向の寸法を小型化することができる。また各段のオリフィスＯａ〜Ｏｅを円周方向に等間隔に配置したので、ピストン８８が円周方向に不均一に摩耗することが防止され、油圧ダンパー機構６３の機能を長期に亘って正常に発揮させることができる。
【００６２】
また各段のオリフィスＯａ〜Ｏｅの大きさを同じにして数だけを異ならせたので、各段のオリフィスＯａ〜Ｏｅの直径を異ならせて開口面積を変化させる場合に比べて加工が容易であり、かつ各段のオリフィスＯａ〜Ｏｅの数を変更するだけで緩衝特性を容易に調整することができる。更に、各段のオリフィスオリフィスＯａ〜Ｏｅがピストン８８上の同じ高さに設けられているので、ピストン８８の上下方向の寸法を更に小型化することができる。
【００６３】
図１２には、コイル７１の消磁後のバルブリフト量の減少特性と、油室９３の油圧の変化特性とが示されており、実線はオリフィスの通路断面積が適正な場合、鎖線は過大な場合、破線は過小な場合に対応している。コイル７１の消磁直後の高リフト領域Ａではダンパー中間ケーシング８４のオリフィスＯによってバルブリフト量の減少率がコントロールされ、中〜低リフト領域Ｂではピストン８８のオリフィスＯａ〜Ｏｅによってバルブリフト量の減少率がコントロールされ、極低リフト領域Ｃではピストン８８とシリンダ８４ｂとの間のクリアランスによって吸気弁２１の着座がコントロールされる。
【００６４】
図５で説明したように、オリフィスＯａ〜Ｏｅは直径Ｄと長さＬとの関係が０．５≦Ｌ／Ｄ≦２．０に設定されている。オイルの粘性は温度によって変化し、オイルの粘性が高くなる低温時にはオリフィスＯａ〜Ｏｅを通過するオイルの流通抵抗が大きくなって吸気弁２１の着座が遅れて着座限界時間を越えてしまう。またオイルの粘性が低くなる高温時にオリフィスＯａ〜Ｏｅを通過するオイルの流通抵抗が小さくなっても、吸気弁２１の着座速度が着座限界速度を越えないようにする必要がある。
【００６５】
図１３に示すように、油温が使用油温領域の最低温度にあっても、Ｌ／Ｄが２．０以下であれば吸気弁２１の着座時間を着座限界時間以下に抑えることができる。また油温が使用油温領域の最高温度のとき、Ｌ／Ｄの値に関わらずに吸気弁２１の着座時間は着座限界時間以下に抑えられている。従って、Ｌ／Ｄの値は０近傍まで小さくすることができるが、流量特性の経年変化を考慮して０．５以上とする。
【００６６】
尚、オリフィスＯａ〜Ｏｅの入口側をファンネル状（あるいはテーパー状）に拡開することで、流量特性の経年変化を回避することができる。
【００６７】
以上のように、電磁アクチュエータ機構６２および油圧ダンパー機構６３をユニット化し、それをカムシャフトホルダ１３に対して着脱することができるので、電磁電磁アクチュエータ機構６２および油圧ダンパー機構６３を別体にして各々独立に着脱する場合に比べて、組付工数の削減および取付スペースの削減に寄与することができる。また電磁アクチュエータ機構６２の上方に油圧ダンパー機構６３を同軸に重ね合わせて配置し、電磁アクチュエータ機構６２の保持ロッド７４の上端に油圧ダンパー機構６３のピストン８８の押圧部８８ａの下端を直接当接させたので、エンジンＥの幅方向（クランクシャフトに直交する方向）の寸法を小型化することができる。しかも電磁アクチュエータ機構６２を下側に配置し、その上方に油圧ダンパー機構６３を配置したので、油圧ダンパー機構６３の上方に電磁アクチュエータ機構６２を配置する場合に比べて、保持ロッド７４の長さを短縮することができる。更に、全ての電磁アクチュエータ機構６２…、油圧ダンパー機構６３…およびアマチュア固定機構６４を共通のヘッドカバー１１０で覆ったので、それらを各々独立した別個のカバーで覆う場合に比べて、シール材等の部品点数を削減するとともにエンジンＥのヘッド部の小型化に寄与することができる。
【００６８】
電磁アクチュエータ機構６２および油圧ダンパー機構６３をカムシャフトホルダ１３に支持したので、それらをシリンダヘッド１２に取り付ける場合に比べて該シリンダヘッド１２を小型化することができ、また油圧ダンパー機構６３に連なる油路をシリンダヘッド１２に形成する必要がなくるので該シリンダヘッド１２の加工が容易になる。またカムシャフトホルダ１３はクランクシャフトの軸方向に延びる一体型のものであり、電磁アクチュエータ機構６２および油圧ダンパー機構６３を剛性の高いカムシャフトホルダ１３の連結部（つまりカムシャフト２７のジャーナルを支持する支持部間）に設けたので、それらの支持剛性を高めることができる。
【００６９】
以上、本発明の実施例を詳述したが、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。
【００７０】
例えば、実施例では吸気弁閉弁タイミング遅延装置６１を例示したが、本発明の電磁アクチュエータは他の任意の用途に適用することができる。
【００７１】
また締結シャフト７５…の数は実施例に限定されず、適宜変更可能である。
【００７２】
また本発明はクランクシャフトを鉛直方向に配置した船外機のような船舶推進用エンジンに対しても適用することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、ヨークを構成する積み重ねた積層板に挿通されて該積層板を一体化する締結シャフトを、ヨークに形成される磁路の外方に配置したので、締結シャフトに妨げられることなくヨークに充分な磁束を発生させてアマチュアの吸着力を高めることができる。
【００７４】
また請求項２に記載された発明によれば、ヨークの側部に締結シャフトを配置したので電磁アクチュエータの高さ方向の寸法を小型化することができ、しかも複数の締結シャフトをアマチュアの吸着方向に離間させて配置したので、積層板どうしを強固に締結して該積層板の締結の緩みによる吸着力の低下を抑制することができる。
【００７５】
また請求項３に記載された発明によれば、ヨークのアマチュアに対向する面に形成した切欠が締結シャフトとアマチュアとの間に介在するので、ヨークの締結シャフトの部分に流れる磁束を減少させてアマチュアの吸着力を一層高めることができる。
【００７６】
また請求項４に記載された発明によれば、ヨークに形成された切欠の高さがヨークに吸着されたアマチュアと該ヨークとの間のギャップよりも大きいので、ヨークにアマチュアが吸着されたときに、切欠側に磁束が漏れ難くして吸着力の低下を防止することができる。
【００７７】
また請求項５に記載された発明によれば、ヨークのアマチュアと反対側の面、つまり切欠が形成されていない面を固定部材に固定したので、固定部材に対するヨークの固定面積を充分に確保して固定強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンのシリンダヘッド部の断面図（図２の１−１線断面図）
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】図１の３部拡大図
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】図１の５部拡大図
【図６】図５の要部拡大図
【図７】図６の７（Ａ）−７（Ａ）線〜７（Ｅ）−７（Ｅ）線断面図
【図８】吸気弁閉弁タイミング遅延装置の作動状態を示す、前記図１に対応する図
【図９】図８の９部拡大図
【図１０】吸気弁の遅閉じ制御によるバルブリフト量の変化を示すグラフ
【図１１】油圧ダンパー機構によるバルブリフト量の変化特性を示すグラフ
【図１２】吸気弁のバルブリフト量および油室の油圧の変化特性を示すグラフ
【図１３】オリフィスのＬ／Ｄおよび油温に対する吸気バルブの着座時間および着座速度の変化を示すグラフ
【符号の説明】
１３　　　　カムシャフトホルダ（固定部材）
６８　　　　第１積層板（積層板）
６８ａ　　　コイル収納溝
６８ｂ　　　切欠
６９　　　　第２積層板（積層板）
６９ａ　　　コイル収納溝
６９ｂ　　　切欠
７０　　　　ヨーク
７１　　　　コイル
７３　　　　アマチュア
７５　　　　締結シャフト
Ｃ　　　　　磁路
【図１】
2004056853.tif 000003
【図２】
2004056853.tif 000004
【図３】
2004056853.tif 000005
【図４】
2004056853.tif 000006
【図５】
2004056853.tif 000007
【図６】
2004056853.tif 000008
【図７】
2004056853.tif 000009
【図８】
2004056853.tif 000010
【図９】
2004056853.tif 000011
【図１０】
2004056853.tif 000012
【図１１】
2004056853.tif 000013
【図１２】
2004056853.tif 000014
【図１３】
2004056853.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成14年8月5日(2002.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
積み重ねた積層板（６８，６９）に締結シャフト（７５）を挿通して一体化したヨーク（７０）にコイル収納溝（６８ａ，６９ａ）を形成し、コイル収納溝（６８ａ，６９ａ）に収納したコイル（７１）を励磁することでヨーク（７０）に磁束を発生させてアマチュア（７３）を吸着する電磁アクチュエータにおいて、
ヨーク（７０）のアマチュア（７３）に対向する面に、締結シャフト（７５）とアマチュア（７３）との間に介在する切欠（６８ｂ，６９ｂ）を形成したことを特徴とする電磁アクチュエータ。