(57)【要約】【課題】  応答性が高く、低電圧化が可能な電磁駆動弁を提供する。【解決手段】  電磁駆動弁１はバルブステム１２を有し、バルブステム１２が延びる方向に沿って往復運動する駆動弁１４と、駆動弁１４と連動する一方端３２から他方端３３へ延び、他方端３３で延びる中心軸３５を中心に揺動するディスク３０と、ディスク３０を揺動させる開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２と、開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２に電流を供給する電流供給部とを備える。開弁用コイル１６２と閉弁用コイル６２とは直列接続されている。ディスク３０を開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２の一方から他方へ移動させるときに開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２に流れる電流値を０より大きく保つ。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁力と弾性力との協働により作動する電磁駆動弁であって、
弁軸を有し、前記弁軸が延びる方向に沿って往復運動する駆動弁と、
前記駆動弁と連動する一方端から他方端へ延び、前記他方端で延びる中心軸を中心に揺動する揺動部材と、
前記揺動部材を揺動させる開弁用コイルおよび閉弁用コイルと、
前記開弁用コイルおよび閉弁用コイルに電流を供給する電流供給部とを備え、
前記開弁用コイルおよび前記閉弁用コイルは直列接続されており、
前記揺動部材を前記開弁用コイルおよび前記閉弁用コイルの一方から他方へ移動させるときに前記開弁用コイルおよび前記閉弁用コイルに流れる電流値を０より大きく保つように前記電流供給部は前記開弁用コイルおよび前記閉弁用コイルに電流を供給する、電磁駆動弁。
【請求項２】
前記揺動部材を前記開弁用コイルおよび前記閉弁用コイルの間の中立位置に保持する弾性部材をさらに備えた、請求項１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、内燃機関に用いられ、電磁力と弾性力とによって駆動する回転式の電磁駆動弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁駆動弁は、たとえば米国特許第６，４６７，４４１号（特許文献１）に開示されている。
【特許文献１】米国特許第６，４６７，４４１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１では、ディスク（アーマチャ）に支点を持つ回転駆動式の電磁駆動弁が開示されている。しかしながら、上述の技術では、モノコイル結線時に通電切換時間が短いので、低電圧で電流の立上がりが遅い場合に作動できないという問題があった。
【０００４】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、低電圧での動作が可能な電磁駆動弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に従った電磁駆動弁は電磁力と弾性力との協働により作動する電磁駆動弁であって、弁軸を有し、弁軸が延びる方向に沿って往復運動する駆動弁と、駆動弁と連動する一方端から他方端へ延び、他方端で延びる中心軸を中心に揺動する揺動部材と、揺動部材を揺動させる開弁用コイルおよび閉弁用コイルと、開弁用コイルおよび閉弁用コイルに電流を供給する電流供給部とを備える。開弁用コイルと閉弁用コイルは直列接続されている。揺動部材を開弁用コイルおよび閉弁用コイルの一方から他方へ移動させるときに開弁用コイルおよび閉弁用コイルに流れる電流値を０より大きく保つように電流供給部は開弁用コイルおよび閉弁用コイルに電流を供給する。
【０００６】
このように構成された電磁駆動弁では、電流供給部は、揺動部材を開弁用コイルおよび閉弁用コイルの一方から他方へ移動させるときに開弁用コイルおよび閉弁用コイルの流れる電流値を０より大きく保つため、開弁用コイルおよび閉弁用コイルの他方において揺動部材を吸引するときの吸引電流の立上がり時間を短縮でき、応答性を向上させることができる。その結果、低電圧で駆動可能な電磁駆動弁を提供することができる。
【０００７】
好ましくは、揺動部材を開弁用コイルおよび閉弁用コイルの間の中立位置に保持する弾性部材を電磁駆動弁はさらに備える。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に従えば、低電圧化が可能で応答速度が向上す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】
【０００９】
以下、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、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。
【００１０】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った電磁駆動弁の断面図である。図１を参照して、電磁駆動弁１は、本体５１と、本体５１に取付けられた閉弁用電磁石６０および開弁用電磁石１６０と、閉弁用電磁石６０および開弁用電磁石１６０に挟まれたディスク３０と、ディスク３０に駆動されるバルブステム１２とを有する。
【００１１】
「コ」の字型の本体５１はベース部材であり、本体５１にさまざまな機器が取付けられる。閉弁用電磁石６０および開弁用電磁石１６０の各々は、磁性体からなるコア６１，１６１と、その）６１，１６１に巻付けられた閉弁用コイル６２および開弁用コイル１６２とを有する。閉弁用コイル６２および開弁用コイル１６２に通電されることで磁界が発生し、この磁界によりディスク３０を駆動させる。
【００１２】
ディスク３０は、閉弁用電磁石６０および開弁用電磁石１６０の吸引力によりいずれか一方に吸引される。これにより、開弁用電磁石１６０および閉弁用電磁石６０間でディスク３０が往復運動する。ディスク３０の矢印３０ａで示す方向の往復運動はバルブステム１２を介して駆動弁１４へ伝えられる。
【００１３】
電磁駆動弁１は電磁力と弾性力との協働により作動する電磁駆動弁であって、弁軸としてのバルブステム１２を有し、バルブステム１２が延びる方向（矢印１０）に沿って往復運動する駆動弁１４と、駆動弁１４と連動する一方端３２から他方端３３へ延び、他方端３３で延びる中心軸３５を中心に揺動する揺動部材としてのディスク３０と、ディスク３０を揺動させる開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２と、開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２に電流を供給する電流供給部としての電源とを備え、開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２は直列接続されており、ディスク３０を開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２の一方から他方へ移動させるときに開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２に流れる電流値を０より大きく保つように電源は開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２に電流を供給する。
【００１４】
電磁駆動弁１は、ディスク３０を開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２の間の中立位置に保持する弾性部材としてのトーションバー３６をさらに備える。
【００１５】
本実施の形態における電磁駆動弁１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吸排気バルブ（吸気弁または排気弁）を構成している。この実施の形態では、吸気ポート１８に設けられる吸気弁としての駆動弁の場合を説明するが、排気弁としての駆動弁に本発明を適用してもよい。
【００１６】
図１で示す電磁駆動弁１は回転駆動式の電磁駆動弁であり、その運動機構としてディスク３０を用いている。本体５１はシリンダヘッド４１上に設けられる。本体５１では、下側に開弁用電磁石１６０が設けられ、上側に閉弁用電磁石６０が設けられる。開弁用電磁石１６０は、鉄製のコア１６１と、コア１６１に巻かれた開弁用コイル１６２とを有する。開弁用コイル１６２に電流を流すことにより開弁用コイル１６２で取囲まれた領域に磁界が発生し、この磁界によりディスク３０を引付けることが可能である。
【００１７】
閉弁用電磁石６０は、鉄製のコア６１と、コア６１に巻付けられた閉弁用コイル６２とを有する。閉弁用コイル６２に電流を流すことによって閉弁用コイル６２で取囲まれた領域に磁界が発生し、この磁界によりディスク３０を引付けることが可能である。
【００１８】
開弁用コイル１６２と閉弁用コイル６２とは直列接続されている。
ディスク３０はアーム部３１と軸受部３８とを有し、アーム部３１が一方端３２から他方端３３へ延びている。アーム部３１は閉弁用電磁石６０および開弁用電磁石１６０により吸引されて矢印３０ａで示す方向に揺動（回動）する部材である。アーム部３１の端部に軸受部３８が取付けられ、アーム部３１は軸受部３８を中心として回動する。アーム部３１の上側表面１３１は閉弁用電磁石６０と向かい合い、下側表面２３１は開弁用電磁石１６０と向かい合う。下側表面２３１はバルブステム１２と接触している。
【００１９】
軸受部３８は円筒形状であり、その内部にはトーションバー３６が収納されている。トーションバー３６の第一の端部は本体５１にスプライン嵌合で嵌め合わせられており、他方の端部は軸受部３８に嵌め合わせられている。これにより、軸受部３８が回動しようとすると、この回動に逆らう力がトーションバー３６から軸受部３８へ加えられる。そのため、軸受部３８は常に中立状態に位置決めされる。
【００２０】
シリンダヘッド４１はエンジン上部に取付けられ、シリンダヘッド４１の下部には吸気ポート１８が設けられる。吸気ポート１８は吸気を燃焼室内へ導入するための経路であり、吸気ポート１８内を混合気または空気が通過する。吸気ポート１８と燃焼室との間にはバルブシート４２が設けられて、バルブシート４２により駆動弁１４の密閉性を高めることができる。
【００２１】
図２は、直列接続された開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２の回路図である。図２を参照して、電源３６２に直列的に開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２が接続される。これにより、閉弁用コイル６２および開弁用コイル１６２には、等しい電流が流れる。
【００２２】
図３は、実施の形態１に従った電磁駆動弁における電流値とリフト量との関係を示すグラフである。図４および図５は、実施の形態１に従った電磁駆動弁の動作を説明するための断面図である。図４が中立位置を示す断面図、図５が開弁状態を示す断面図である。図１から５を参照して、実施の形態１に従った電磁駆動弁の動作について説明する。まず、図１で示すように閉弁状態とされている場合には、図３において「閉弁」と記載されているように所定の電流が開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２に流れている。このとき、閉弁用コイル６２とディスク３０との距離が開弁用コイル１６２とディスク３０との距離よりも近いため、ディスク３０と閉弁用コイル６２との間で大きな力が働き、ディスク３０は閉弁用コイル６２に吸引されている。
【００２３】
閉弁位置から開弁位置へ移行する場合には、開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２に流れる電流を徐々に減らす。このとき、図３で示すように、電流値を０Ａよりも大きく保持する。しかしながら、閉弁位置よりも電流を下げているため、閉弁用コイル６２とディスク３０との間で働く力は小さくなり、閉弁用コイル６２とディスク３０との間で働く力がトーションバー３６による弾性力より小さくなる。その結果、ディスク３０はトーションバー３６の弾性力（捩り力）により図１の下方向へ動き、その後図４で示す中立位置まで移動する。図４で示す中立位置では、ディスク３０のアーム部３１は開弁用電磁石１６０と閉弁用電磁石６０との間に位置しており、さらに図４から移行した状態では、アーム部３１は開弁用電磁石１６０に向かって移動している。その後電流値を図３中の「吸引電流」まで大きくする。これにより開弁用コイル１６２に流れる電流が大きくなり、開弁用コイル１６２はアーム部３１を大きな力で引付ける。その結果、図５で示すようにアーム部３１が下方向へ動き、図３中の「着座」に至る。この状態が開弁状態であり、駆動弁を構成する傘部１３が大きく開く。中立位置から開弁状態へ移動する間にトーションバー３６が捩られるため、トーションバー３６はアーム部３１の動きを妨げるような力を軸受部３８に加えるが、開弁用コイル１６２がアーム部３１を引付ける力がトーションバーから加えられる力よりも大きいため、アーム部３１は下側へ移動する。
【００２４】
開弁状態となった場合には、閉弁状態と同じ電流値が開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２に流される。さらに、図５で示す開弁状態から図１で示す閉弁状態へ移行する場合には、開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２に流れる電流値を減少させる。なお、このとき電流値を０Ａまで下げることはない。これにより、開弁用コイル１６２がアーム部３１を引付ける力を弱くする。その結果トーションバー３６が軸受部３８に対して加える捩り力が開弁用コイル１６２がアーム部３１へ加える力に打勝ち、ディスク３０は図４で示す中立位置付近にまで移動する。ただし、この場合でも開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２に流れる電流値は０Ａよりも大きい。図４で示す中立位置付近で閉弁用コイル６２および開弁用コイル１６２に流す電流値を大きくすることで閉弁用コイル６２がディスク３０を引付けて閉弁状態となる。
【００２５】
このように開弁および閉弁を繰返すことで電磁駆動弁１を駆動させることができる。
以上のように構成された、実施の形態１に従った電磁駆動弁１では、閉弁位置および開弁位置間で駆動する場合に電流値を０Ａまで下げないため、次の動作（開弁または閉弁）の吸引電流までの電流の立上がり時間を短縮することができる。これにより、電磁力の応答性が向上し、高出力化および低電圧化を図ることができる。
【００２６】
（実施の形態２）
図６は、この発明の実施の形態２に従った電磁駆動弁１の断面図である。図６を参照して、この発明の実施の形態２に従った電磁駆動弁１では、ディスク３０が上下で２枚設けられている点で、実施の形態１に従った電磁駆動弁１と異なる。それぞれのディスク３０はステム１０１２で連結されている。１つの電磁石３６０に開弁用コイル１６２と閉弁用コイル６２とが巻かれており、開弁用コイル１６２と閉弁用コイル６２とは直列接続される。
【００２７】
このように構成された実施の形態２に従った電磁駆動弁１でも、実施の形態１に従った電磁駆動弁１と同様の効果がある。
【００２８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
この発明は、たとえば車両に搭載される内燃機関の電磁駆動弁の分野で用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１に従った電磁駆動弁の断面図である。
【図２】直列接続された開弁用コイル１６２および閉弁用コイル６２の回路図である。
【図３】実施の形態１に従った電磁駆動弁における電流値とリフト量との関係を示すグラフである。
【図４】実施の形態１に従った電磁駆動弁の動作を説明するための断面図である。
【図５】実施の形態１に従った電磁駆動弁の動作を説明するための断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２に従った電磁駆動弁の断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  電磁駆動弁、１２  バルブステム、１３  傘部、１４  駆動弁、３０  ディスク、３１  アーム部、３２  一方端、３３  他方端、３５  中心軸、６２  閉弁用コイル、１６２  開弁用コイル。
【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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