(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーマチュアと、該アーマチュアの両側に対向配置されて電磁吸引力を作用ささせる一対の電磁石と、前記アーマチュアを中立位置に付勢する一対の戻しバネと、前記アーマチュアの動きをバルブに伝えるアーマチュア軸とを含んで構成される内燃機関の電磁動弁装置において、
前記アーマチュアに形成した孔に、前記アーマチュア軸の端部を嵌合させて、該嵌合部にてアーマチュアと前記アーマチュア軸とを摩擦圧接により接合すると共に、該嵌合部を上側に向かって縮径するテーパ形状とし、
前記一方の戻しバネにより上方に向かって付勢されるアーマチュア軸の端面を前記アーマチュアのバルブ側とは反対側の面に露出させ、該端面を、前記他方の戻しバネにより前記アーマチュア軸に向かって付勢され、前記アーマチュア軸と同軸上に配置されたバネ軸を受ける、受け部とし、
前記アーマチュアを強磁性体で、前記アーマチュア軸を非磁性体で構成すると共に、前記アーマチュア軸とバネ軸とを、前記アーマチュアよりも比重の低い材料で構成したことを特徴とする内燃機関の電磁駆動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のバルブ（吸気弁及び排気弁）の開閉動作を任意に制御可能な電磁動弁装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電磁動弁装置は、アーマチュア（可動子）と、該アーマチュアの両側に対向配置されて電磁吸引力を作用させる一対の電磁石と、前記アーマチュアを中立位置に付勢する一対の戻しバネと、前記アーマチュアの動きをバルブに伝えるアーマチュア軸とを含んで構成されている。
【０００３】
そして、従来、例えば特開平９−６０５１２号公報に示されるように、アーマチュアとアーマチュア軸（バルブステム）とは、半割りのコッタを介して、固定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アーマチュアとアーマチュア軸とをコッタを介して固定する場合、例えばアーマチュアが下側の電磁石に吸引されている状態から、下側の電磁石への通電が遮断されて、アーマチュアが戻しバネにより戻ると共に、上側の電磁石への通電により、アーマチュアが上側の電磁石に吸引されるときに、アーマチュアが慣性力により上側の電磁石に衝突すると、このときにコッタが緩み易くなるという問題点があった。
【０００５】
また、コッタを用いる場合、アーマチュアとアーマチュア軸との直角度が出にくく、電磁吸引力がアンバランスとなり、軸に大きな曲げ入力が働き、軸との結合部が破損し易いという問題点もあった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点を解消することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、アーマチュアと、該アーマチュアの両側に対向配置されて電磁吸引力を作用ささせる一対の電磁石と、前記アーマチュアを中立位置に付勢する一対の戻しバネと、前記アーマチュアの動きをバルブに伝えるアーマチュア軸とを含んで構成される内燃機関の電磁動弁装置において、前記アーマチュアに形成した孔に、前記アーマチュア軸の端部を嵌合させて、該嵌合部にてアーマチュアと前記アーマチュア軸とを摩擦圧接により接合すると共に、該嵌合部を上側に向かって縮径するテーパ形状とし、前記一方の戻しバネにより上方に向かって付勢されるアーマチュア軸の端面を前記アーマチュアのバルブ側とは反対側の面に露出させ、該端面を、前記他方の戻しバネにより前記アーマチュア軸に向かって付勢され、前記アーマチュア軸と同軸上に配置されたバネ軸を受ける、受け部とし、前記アーマチュアを強磁性体で、前記アーマチュア軸を非磁性体で構成すると共に、前記アーマチュア軸とバネ軸とを、前記アーマチュアよりも比重の低い材料で構成したことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、アーマチュアとアーマチュア軸とが確実に接合でき、またアーマチュアの脱落防止、さらには耐摩耗性の向上、軽量化による応答性、消費電力の低減などが図れる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す電磁動弁装置の全体構成図である。
【００１７】
アーマチュア１の両側に一対の電磁石２，３（上側の閉弁用電磁石２及び下側の開弁用電磁石３）が対向配置されている。
アーマチュア１の中心部の下側には、後述のように、アーマチュア軸４が一体的に設けられ、アーマチュア軸４は下側の電磁石３の中心部を往復動自在に貫通し、その下側の端面は、吸気弁又は排気弁をなすバルブ５のバルブステム６の端面に当接している。
【００１８】
バルブ５のバルブステム６にはコッタ７を介してバネ受け８が取付けられ、このバネ受け８に戻しバネ９を作用させてある。詳しくは、この戻しバネ９は、シリンダヘッド側の座面１０とバネ受け８との間に介装され、バルブ５を閉弁方向に付勢している。
【００１９】
アーマチュア１の中心部の上側には、バネ軸１１を配置してある。バネ軸１１は、上側の電磁石２の中心部を往復動自在に貫通し、その下側の端面は、アーマチュア１の上側（詳しくは後述のようにアーマチュア軸４の上側の端面）に当接している。
【００２０】
バネ軸１１の上端には、バネ受け１２が圧入等により取付けられ、このバネ受け１２に戻しバネ１３を作用させてある。詳しくは、この戻しバネ１３は、筐体側のバネ受け１４とバネ受け１２との間に介装され、バルブ５を開弁方向に付勢している。従って、対をなす戻しバネ９，１３はアーマチュア１及びバルブ５を中立位置に付勢している。
【００２１】
バルブ５の開閉動作について説明すると、バルブ５を開弁させる際は、上側の閉弁用電磁石２への通電を停止した後、下側の開弁用電磁石３に通電して、アーマチュア１を下側へ吸着することにより、アーマチュア軸４を介し、戻しバネ９の力に抗して、バルブ５を下側へリフトさせて開弁させる。逆に、閉弁させる際は、下側の開弁用電磁石３への通電を停止した後、上側の閉弁用電磁石２に通電して、アーマチュア１を上側へ吸着することにより、戻しバネ９の力で、バルブ５を上側へ移動させ、図示しないシート部に着座させて閉弁させる。
【００２２】
ここにおいて、本発明に係る構成としては、アーマチュア１とアーマチュア軸４とを摩擦圧接により接合してある。すなわち、高温下で摩擦熱を利用して、両者を融合させて、接合（溶着）してある。
【００２３】
詳しくは、図２に示されるように、アーマチュア１に形成した孔２１に、アーマチュア軸４の端部を嵌合させて、該嵌合部にて摩擦圧接により接合すると共に、該嵌合部を上側に向かって縮径するテーパ形状としてある。すなわち、アーマチュア軸４の上端部を拡径する一方、上側（先端側）に向かって次第に縮径するポペット型のテーパ部２２を形成し、これに対応させてアーマチュア１の中心部に形成したテーパ孔２１に嵌合させて、該嵌合部にて摩擦圧接により接合してある。
【００２４】
また、アーマチュア軸４のポペット型のテーパ部２２の端面をアーマチュア１のバルブ５側とは反対側の面（上面）に露出させ、該端面を、戻しバネ１３により付勢されるバネ軸１１の下側の端面を受ける受け部２３としてある。
【００２５】
更に、アーマチュア１を強磁性体で、アーマチュア軸４を非磁性体で構成すると共に、アーマチュア軸４をアーマチュア１よりも低比重材料としてある。具体的には、アーマチュア１をＦｅ、アーマチュア軸４をＴｉ又はＴｉＡｌで構成してある。
【００２６】
尚、バネ軸１１についても、軽量化のため、アーマチュア軸４と同材料のＴｉ又はＴｉＡｌで構成してある。
上記の構成によれば、アーマチュア１とアーマチュア軸４とを摩擦圧接により接合することで、アーマチュア１とアーマチュア軸４とを確実に接合でき、部品の緩みによるアーマチュア１の外れ、破損を防止でき、耐久信頼性を向上させることができる。また、アーマチュア１とアーマチュア軸４とを接合後に加工することで、直角度が出せ、緩みに起因する直角度の低下も防止できる。
【００２７】
また、アーマチュア１に形成した孔２１に、アーマチュア軸４の端部を嵌合させて、該嵌合部にて接合すると共に、該嵌合部をテーパ形状とすることで、摩擦圧接の接合面積を増やすことにより、接合強度の向上を図ることができ、また、アーマチュア軸４の軸径を太くする必要がないので、バルブ開閉移動時間の増加（応答性の悪化）、消費電力の増加などを防止できる。
【００２８】
また、前記テーパ形状を、上側に向かって縮径する形状とすることで、万が一接合部が離脱した際にも、アーマチュア１が下方に脱落することを防止できる。
また、アーマチュア軸１の端面をアーマチュア４の反対側の面に露出させて、バネ軸１１を受ける受け部２３とすることで、耐摩耗性を向上できる。すなわち、磁性特性が要求されず、耐摩耗性の高い材料を使用あるいは表面硬化処理を実施可能なアーマチュア軸４をバネ受けとすることで、耐摩耗性を向上できる。
【００２９】
更に、アーマチュア軸４をアーマチュア１よりも低比重材料で構成することで、可動部の重量を低減でき、応答性の向上、消費電力の低減につながる。
図３には本発明の他の実施形態を示す。
【００３０】
この実施形態では、アーマチュア１に形成した孔２４に、アーマチュア軸４の端部を嵌合させて、該嵌合部にて摩擦圧接により接合すると共に、該嵌合部を上側に向かって拡径するテーパ形状としてある。すなわち、アーマチュア軸４の上端部に上側に向かって次第に拡径するテーパ部２５を形成し、これに対応させてアーマチュア１の中心部に形成したテーパ孔２４に嵌合させて、該嵌合部にて摩擦圧接により接合してある。
【００３１】
また、アーマチュア軸４のテーパ部２５の端面をアーマチュア１のバルブ５側とは反対側の面（上面）に露出させ、該端面を、戻しバネ１３により付勢されるバネ軸１１の下側の端面を受ける受け部２６としてある。
【００３２】
この実施形態の場合、万が一、アーマチュア１とアーマチュア軸４との接合部が離脱したときに、これが下方に脱落することは防止できないが、これ以外は、前記一実施形態と同様な効果が得られる。また、受け部２６の面積を確保し易い利点がある。
【００３３】
尚、以上の実施形態では、いずれも、アーマチュアに形成した孔に、アーマチュア軸の端部を嵌合させて、該嵌合部にて摩擦圧接により接合するようにしたが、アーマチュアとアーマチュア軸との端面同士を摩擦圧接により接合するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示す電磁動弁装置の全体構成図
【図２】  アーマチュアとアーマチュア軸との接合部の拡大断面図
【図３】  他の実施形態を示す上記接合部の拡大断面図
【符号の説明】
１  アーマチュア
２  閉弁用電磁石
３  開弁用電磁石
４  アーマチュア軸
５  バルブ
６  バルブステム
７  コッタ
８  バネ受け
９  戻しバネ
１１  バネ軸
１２  バネ受け
１３  戻しバネ
２１  テーパ孔
２２  テーパ部
２３  受け部
２４  テーパ孔
２５  テーパ部
２６  受け部
【図１】
0004258052.tif 000002
【図２】
0004258052.tif 000003
【図３】
0004258052.tif 000004