(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関弁に連係するアーマチュアと、該アーマチュアを吸引して前記機関弁を開作動及び閉作動させる開弁用，閉弁用の電磁石と、前記機関弁を閉方向及び開方向へ付勢して中立位置に保持する開弁側および閉弁側のばね部材とを備えた機関弁の電磁駆動装置において、
前記アーマチュアに連係して、前記機関弁の開弁時あるいは閉弁時のストローク終端域における急激な移動を液圧によって抑制する緩衝機構を設け、
前記緩衝機構は、機関弁とアーマチュアとの間に設けられたシリンダと、機関弁とアーマチュアとを連係し、前記シリンダ内を貫通摺動する摺動軸と、該摺動軸の外周に固定されて、前記シリンダ内を摺動するピストンと、該ピストンの外端面と該外端面に対向する前記シリンダの内端面との間に形成されて、内部の作動液によってピストンのストローク終端域における急激な移動を抑制する緩衝室とを備え、
前記シリンダの内端面に、機関弁の全開作動時あるいは全閉作動時に前記ピストンの端部が収容される収容溝を形成したことを特徴と機関弁の電磁駆動装置。
【請求項２】
前記緩衝室を前記ピストンとシリンダの両端側に形成すると共に、該各緩衝室の各外端側に、前記収容溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動装置。
【請求項３】
前記ピストンの外周面とシリンダの内周面との間に、ピストンによって圧縮された前記緩衝室内の作動液の流入を許容する流通路を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の機関弁の電磁駆動装置。
【請求項４】
前記ピストンの端部が収容溝内に収容された際における、前記アーマチュアの一端面と該一端面に対向する電磁石の対向面との間に、微小隙間を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の機関弁の電磁駆動装置。
【請求項５】
前記ピストンの端部外周縁に、小径な段差部を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の機関弁の電磁駆動装置。
【請求項６】
前記ピストンの端部外周縁に、テーパ面を形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の機関弁の電磁駆動装置。
【請求項７】
機関弁に連係するアーマチュアと、該アーマチュアを吸引して前記機関弁を開作動及び閉作動させる開弁用，閉弁用の電磁石と、前記機関弁を閉方向及び開方向へ付勢して中立位置に保持する開弁側および閉弁側のばね部材とを備えた機関弁の電磁駆動装置において、
前記前記各電磁石を内部に収容保持したケーシングとシリンヘッドに固定されて前記ケーシングの一部を摺動自在に保持するほぼ筒状の保持部材との間に、前記機関弁とアーマチュアとの連係ギャップを零調整するラッシアジャスタを設けたことを特徴とする機関弁の電磁駆動装置。
【請求項８】
前記アーマチュアに連係して、前記機関弁の開弁時あるいは閉弁時のストローク終端域における急激な移動を液圧によって抑制する緩衝機構を設けると共に、前記ラッシアジャスタを、前記緩衝機構と機関弁との間に直列状態に設けたことを特徴とする請求項７に記載の機関弁の電磁駆動装置。
【請求項９】
前記緩衝機構のシリンダを構成するシリンダ壁の上端部を、前記ケーシングの下端部に固定しかつ該シリンダ壁を前記保持部材内部に摺動自在に設ける一方、前記保持部材の内側部に前記ラッシアジャスタを緩衝機構と並列状態に設けたことを特徴とする請求項８に記載の機関弁の電磁駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用内燃機関の機関弁である吸排気弁を主として電磁力で開閉駆動する電磁駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の電磁駆動装置としては、例えば特開平８−２１２２０号公報等に記載されているものが知られている。
【０００３】
図１４に基づいて概略を説明すれば、機関のシリンダヘッド１に摺動自在に設けられた吸気弁２と、該吸気弁２を開閉駆動する電磁駆動機構３とを備えている。
【０００４】
前記吸気弁２は、吸気ポート４の開口端を開閉する傘部２ａと、該傘部２ａの上端部に一体に設けられたバルブステム２ｂとを有している。
【０００５】
前記電磁駆動機構３は、シリンダヘッド１上に固定されたケーシング５内に挿通されたバルブステム２ｂの上端部に円板状のアーマチュア６が固定されていると共に、ケーシング５の内部上下位置に前記アーマチュア６を吸引して吸気弁２を開閉作動させる閉弁用電磁石７及び開弁用電磁石８が配置されている。
【０００６】
また、ケーシング５の上壁とアーマチュア６の上面との間には、吸気弁２を開方向へ付勢する開弁側スプリング９が弾持され、一方、シリンダヘッド１上面のシート溝底面とアーマチュア６の下面との間には、吸気弁２を閉方向へ付勢する閉弁側スプリング１０が弾持されている。さらに、前記各電磁石７，８は、夫々のコイルに増幅器１１を介して電子制御ユニット１２からの制御電流が出力されるようになっている。
【０００７】
この電子制御ユニット１２は、機関回転数センサ１３や閉弁用電磁石７の温度検出センサ１４からの検出信号に基づいて両電磁石７，８の通電量を制御するようになっている。なお、図中１５は電源である。
【０００８】
そして、前記２つのスプリング９，１０のばね力と２つの電磁石７，８による吸引力とによって、各スプリング９，１０に蓄力して位置エネルギーとして保持し、電磁力の開放，吸引を交互に繰り返すことによって吸気弁２を開閉駆動させるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電磁駆動装置にあっては、吸気弁２の開閉時に各電磁石７，８の電磁吸引力が、該吸引力に対抗する各スプリング９，１０のばね力よりも増大してしまうため、閉弁時には傘部２ａがバルブシート４ａに激しく衝突し、また開弁時にはアーマチュア６が開弁用電磁石８に衝突してしまうおそれがある。
【００１０】
すなわち、図１５Ａ，Ｂに基づいて各電磁石７，８の吸引力増加原理を説明すれば、図１５Ｂは、吸気弁２開閉時の電磁吸引力特性とスプリング９，１０のばね力特性を示しており、まず、閉弁時に閉弁用電磁石７の吸引力にアーマチュア６が上方に吸引される。よって、吸気弁２が上方へ摺動すると、閉弁側スプリング１０が伸長される一方、開弁側スプリング９が圧縮されてばね力が増大し、ばね力が蓄えられる。
【００１１】
次に、開弁時には、閉弁用電磁石７にＯＦＦ信号（非通電信号）が出力される一方、開弁用電磁石８にＯＮ信号（通電信号）が出力され、アーマチュア６が下方へ吸引され、吸気弁２が下方へ摺動すると、開弁側スプリング９が伸長されて閉弁側スプリング１０が圧縮されてばね力が増大しばね力が蓄えられる。
【００１２】
したがって、閉弁時及び開弁時には開弁側，閉弁側の各コイルスプリング９，１０の増大したばね力で吸気弁２の摺動速度が減速させられるが、かかる開，閉切換時には圧縮及び伸長したばね反力に加えて吸引側の電磁石７，８の吸引力が急激に増加する。つまり、各電磁石７，８の電磁吸引力は、アーマチュア６と電磁石７，８の各固定コア７ａ，８ａとの間の距離のほぼ２乗に反比例して増大する。したがって、かかる増大した吸引力が各スプリング９，１０の圧縮，伸長側の合成ばね力に打ち勝ってアーマチュア６を十分に減速させることなく、上方あるいは下方向へ急激に移動させる。したがって、吸気弁２は、図１５Ａに示すように、最大開時と閉時に急激なリフト，ダウン変化し、この結果、閉時には傘部２ａがバルブシート４ａに衝突し、開時にはアーマチュア６が開弁用電磁石８に衝突して、夫々大きな打音を発生させると共に、アーマチュア６やバルブシート４ａ等の摩耗や破損を惹起するおそれがある。
【００１３】
また、従来の装置では、吸気弁２の傘部２ａをバルブシート４ａに対して適切な面圧で付勢するため、閉弁用電磁石７の吸引力と開弁側スプリング９のばね力とを適度にバランスさせる必要があるが、各スプリング９，１０の経時変化によるヘタリやバルブステム２ｂの熱膨張、及びバルブシート４ａの摩耗等に起因してアーマチュア６と電磁石７の固定コア７ａのギャップ変化が生じて電磁力が大きく変化してしまう。この結果、十分な閉弁保持力が得られず、傘部２ａとバルブシート４ａとの間にクリアランスが発生してシール性が失われたり、またはシート部に異物が堆積しやすくなって、バルブの放熱性が悪化してバルブの溶損などを招くおそれがある。
【００１４】
一方、前記バルブステム２ｂの熱膨張やバルブシート４ａの摩耗を想定して、バルブステム２ｂの長さを予め所定量だけ短く設定することも考えられるが、このようにすると、吸気弁２の閉時にアーマチュア６と閉弁用電磁石７の固定コア７ａとの間のギャップが過大となり、吸気弁２の十分な閉弁保持力が得られない。
【００１５】
さらに、従来例にあっては、装置をシリンダヘッド１上に組み付けるには、まず吸気弁２をシリンダヘッド１下方から挿入して、バルブステム２ｂ上端部に、開弁用電磁石８を取り付けた後、該バルブステム２ｂにアーマチュア６を固定しなければならない。つまり、シリンダヘッド１上で電磁駆動機構３を組み付けなければならないため、その組み付け作業が煩雑となる。特に、かかる組み付け中に前記のように適正な閉弁保持力を得るためにアーマチュア６の上限，下限位置の正確な調整が要求されるため、さらに組み付け作業能率が低下するおそれがある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、機関弁に連係するアーマチュアと、該アーマチュアを吸引して前記機関弁を開作動及び閉作動させる開弁用，閉弁用の電磁石と、前記機関弁を閉方向及び開方向へ付勢して中立位置に保持する開弁側および閉弁側のばね部材とを備えた機関弁の電磁駆動装置において、前記アーマチュアに連係して、前記機関弁の開弁時あるいは閉弁時のストローク終端域における急激な移動を液圧によって抑制する緩衝機構を設け、前記緩衝機構は、機関弁とアーマチュアとの間に設けられたシリンダと、機関弁とアーマチュアとを連係し、前記シリンダ内を貫通摺動する摺動軸と、該摺動軸の外周に固定されて、前記シリンダ内を摺動するピストンと、該ピストンの外端面と該外端面に対向する前記シリンダの内端面との間に形成されて、内部の作動液によってピストンのストローク終端域における急激な移動を抑制する緩衝室とを備え、前記シリンダの内端面に、機関弁の全開作動時あるいは全閉作動時に前記ピストンの端部が収容される収容溝を形成したことを特徴としている。
【００１７】
請求項２記載の発明は、前記緩衝室を前記ピストンとシリンダの両端側に形成すると共に、該各緩衝室の各外端側に、前記収容溝を形成したことを特徴としている。
【００１８】
請求項３記載の発明は、前記ピストンの外周面とシリンダの内周面との間に、ピストンによって圧縮された前記緩衝室内の作動液の流入を許容する流通路を形成したことを特徴としている。
【００１９】
請求項４記載の発明は、前記ピストンの端部が収容溝内に収容された際における、前記アーマチュアの一端面と該一端面に対向する電磁石の対向面との間に、微小隙間を形成したことを特徴としている。
【００２０】
請求項５記載の発明は、前記ピストンの端部外周縁に、小径な段差部を形成したことを特徴としている。
【００２１】
請求項６記載の発明は、前記ピストンの端部外周縁に、テーパ面を形成したことを特徴としている。
【００２２】
請求項７記載の発明は、機関弁に連係するアーマチュアと、該アーマチュアを吸引して前記機関弁を開作動及び閉作動させる開弁用，閉弁用の電磁石と、前記機関弁を閉方向及び開方向へ付勢して中立位置に保持する開弁側および閉弁側のばね部材とを備えた機関弁の電磁駆動装置において、前記前記各電磁石を内部に収容保持したケーシングとシリンヘッドに固定されて前記ケーシングの一部を摺動自在に保持するほぼ筒状の保持部材との間に、前記機関弁とアーマチュアとの連係ギャップを零調整するラッシアジャスタを設けたことを特徴としている。
【００２３】
請求項８記載の発明は、前記アーマチュアに連係して、前記機関弁の開弁時あるいは閉弁時のストローク終端域における急激な移動を液圧によって抑制する緩衝機構を設けると共に、前記ラッシアジャスタを、前記緩衝機構と機関弁との間に直列状態に設けたことを特徴としている。
【００２４】
請求項９記載の発明は、前記緩衝機構のシリンダを構成するシリンダ壁の上端部を、前記ケーシングの下端部に固定しかつ該シリンダ壁を前記保持部材内部に摺動自在に設ける一方、前記保持部材の内側部に前記ラッシアジャスタを緩衝機構と並列状態に設けたことを特徴としている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は本発明の機関弁の電磁駆動装置を吸気側に適用した第１の実施形態を示し、シリンダヘッド２１内に形成された吸気ポート２２の開口端を開閉する機関弁である吸気弁２３と、該吸気弁２３を開閉作動させる電磁駆動機構２４と、吸気弁２３と電磁駆動機構２４との間に介装された緩衝機構２５とを備えている。
【００２８】
前記吸気弁２３は、燃焼室に臨む吸気ポート２２の開口端に設けられた環状バルブシート２２ａに離着座して該開口端を開閉する傘部２３ａと、該傘部２３ａの上面中央に一体に設けられてバルブガイド２６を介してシリンダヘッド２１内を摺動するバルブステム２３ｂとを備え、該バルブステム２３ｂのエンド部２３ｃにコッタを介してリテーナ２３ｄが固定されていると共に、該リテーナ２３ｄとシリンダヘッド２１の上部内に形成された保持孔２１ａ底面との間に弾装された閉弁側スプリング２８のばね力で閉方向に付勢されている。尚、前記保持孔２１ａの下部にはエア抜き孔２１ｂが貫通形成されている。
【００２９】
前記電磁駆動機構２４は、シリンダヘッド２１上に設けられた緩衝機構２５のボディ４６上に固定されたケーシング２９と、該ケーシング２９内に上下動自在に収納された円板状のアーマチュア３０と、ケーシング２９内のアーマチュア３０を挟んだ上下位置に固定された上側の閉弁用電磁石３１及び下側の開弁用電磁石３２と、アーマチュア３０などを介して吸気弁２３を開方向に付勢する開弁側スプリング３３とを備えている。
【００３０】
前記ケーシング２９は、図１及び図２に示すように、ボディ４６上に４本のビス３４で固定された非磁性材製の筒状本体２９ａと、該本体２９ａの上端開口に閉弁用電磁石３１を保持した段差径状の非磁性材の蓋部２９ｂとからなり、筒状本体２９ａの下端部に開弁用電磁石３２を保持した底壁２９ｃが一体に設けられている。尚、前記蓋部２９ｂの中央には、エア抜き孔３６が貫通形成されている。
【００３１】
前記アーマチュア３０は、上下面が両電磁石３１，３２に対向配置されて、該両電磁石３１，３２間を上下動自在に設けられている。また、アーマチュア３０の中央には、吸気弁２３のバルブステム２３ａに連係する摺動軸である支軸３５が垂下方向に沿って固定されている。この支軸３５は緩衝機構２５の一部を構成するもので、上端部がアーマチュア３０の中央を貫通してボルト，ナット３６によって固定されている一方、下端部３５ａがバルブステム２３ｂの上端縁に両スプリング２８，３３の相対的なばね力で常時弾接している。
【００３２】
前記開閉弁用の電磁石３１，３２は、固定コア３１ａ，３２ａが横断面略Ｕ字形に形成され、互いにアーマチュア３０を介して所定の比較的小さな隙間Ｓをもって対向配置され、固定コア３１ａ，３２ａの内部に電磁コイル３１ｂ，３２ｂが巻装されている。この電磁コイル３１ｂ，３２ｂには、後述する電子制御ユニット４１からの通電−非通電信号が出力されて、アーマチュア３０を上方あるいは下方へ吸引あるいは吸引を解除するようになっている。
【００３３】
前記開弁側スプリング３３は、アーマチュア３０の上面中央と蓋部２９ｂの下面との間に弾装されて、そのばね力が各電磁石３１，３２の消磁時には、前記閉弁側スプリング２８のばね力とバランスしてアーマチュア３０を両電磁石３１，３２のほぼ平衝中立位置に保持するようになっており、その状態で吸気弁２３は閉弁位置及び開弁位置のほぼ中間位置に保持される。
【００３４】
前記電子制御ユニット４１は、機関のクランク角センサ４２，機関回転数センサ４３，閉弁用電磁石３１の温度を検出する温度検出センサ４４及び機関負荷を検出するエアフローメータ４５からの夫々の検出値に基づいて、閉弁用，開弁用電磁石３１，３２に通電−非通電を相対的に繰り返し出力している。ここで、前記クランク角センサ４２からの回転角検出値は、吸気弁２３の開閉タイミングをクランクシャフトの回転と同期制御するためのものであり、機関回転数検出センサ４３からの検出値つまりクランクシャフトの回転数の検出値は、該回転数によって変化する各電磁石３１，３２の吸引許容時間に対処するために利用され、さらに、温度センサ４４の検出値は、温度上昇による閉弁用電磁石３１の電磁コイル３１ｂの通電抵抗増大に対処するためのものである。また、エアフローメータ４５による機関負荷検出値は、機関回転数検出値とともに吸気弁２３の開閉タイミングを最適に制御するために利用するものである。
【００３５】
そして、前記緩衝機構２５は、前記ボディ４６内を上下方向に貫通した前述の支軸３５と、ボディ４６の内部に形成されて前記支軸３５が同軸上に貫通する筒状のシリンダ４７と、前記支軸３５の外周に一体に設けられて、シリンダ４７内を摺動するピストン４８と、該ピストン４８の上下端部４８ａ，４８ｂと該上下端部４８ａ，４８ｂに対向するシリンダ４７の上下内端面との間に形成された一対の緩衝室４９，５０と、該緩衝室４９，５０内に油圧を供給する油圧回路５１とから主として構成されている。
【００３６】
前記支軸３５は、ボディ４６の上壁に一体に形成された筒状ガイド壁４６ａ内及びボディ４６の底壁４６ｂの空間部に圧入固定されたほぼ円環状の案内部材５２内を摺動自在に支持されている。
【００３７】
前記シリンダ４７は、図４にも示すように上下方向の長さが吸気弁２３の開閉ストローク長さとほぼ等しく設定されていると共に、上下内端面には吸気弁２３の最大リフト時（全開作動時）及び最小リフト時（全閉作動時）にピストン４８の上下端部４８ａ，４８ｂを収容する収容溝５３，５４が形成されており、かかる収容溝５３，５４が緩衝室４９，５０の一部を構成するようになっている。
【００３８】
前記ピストン４８は、図４に示すように円柱状を呈し、外径Ｄが前記収容溝５３，５４の内径ｄ2，ｄ2よりも若干小さく設定されている。また、この外径Ｄはシリンダ４７の内径ｄ1よりも十分に小さく設定されて、外周面４８ｃとシリンダ内周面との間に、両緩衝室４９，５０の作動油を置換流動させる筒状の流通路５５が形成されている。
【００３９】
また、ピストン４８の各端部４８ａ，４８ｂが各収容溝５３，５４内に収容された際には、図２，図３に示すように前記アーマチュア３０の上面と閉弁用電磁石３１の下面、並びにアーマチュア３０の下面と開弁用電磁石３２の上面との間にそれぞれ微小隙間Ｃ，Ｃが形成されるようになっている。
【００４０】
前記油圧回路５１は、各緩衝室５３，５４内に油圧を供給する油圧供給通路５６と、該油圧供給通路５６の上流側に設けられて、オイルパン５７内の作動油を圧送するオイルポンプ５８と、オイルポンプ５８の下流側に接続されたパイロトット通路５９に設けられた調圧バルブ６０とを備えている。また、前記油圧供給通路５６の下流側は、二又状に分岐形成され、この各分岐路５６ａ，５６ｂの下流端がボディ４６の内部径方向に沿って穿設された２本の通路孔５６ｃ，５６ｄを介して各収容溝５３，５４の底部、つまり各緩衝室４９，５０に連通するようになっている。さらに、前記各分岐路５６ａ，５６ｂの途中には、各緩衝室４９，５０からの油圧の逆流を規制するチェック弁６１，６２が設けられている。
【００４１】
尚、ボディ４６の上壁及びケーシング２９の底壁２９ｃには、ケーシング２９内にリークした作動油を外部に排出する排出用孔６３が形成されている。
【００４２】
また、吸気弁２３の閉弁時には、図３に示すようにバルブステム２３ａ上端縁と支軸３５下端縁との間に、吸気弁２３の熱膨張変形などを吸収する所定巾のギャップＧが形成されている。
【００４３】
以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず機関停止時には、両電磁石３１，３２の各電磁コイル３１ｂ，３２ｂに電子制御ユニット４１から通電信号が出力されず、非通電状態となっている。このため、アーマチュア３０は、図１に示すように、両スプリング２８，３３の相対的なばね力によって隙間Ｓ内のほぼ平衝中立位置に保持され、したがって、吸気弁２３もバルブシート２２ａから若干離れた中立位置になっている。この時点でのピストン４８は、シリンダ４７内の上下方向の中間位置に位置している。
【００４４】
機関が始動されて、電子制御ユニット４１から開弁用電磁石３２の電磁コイル３２ｂに通電信号が出力されると、図２に示すようにアーマチュア３０が該電磁石３２に吸引され、かつ開弁側スプリング３３のばね力によって下降して、支軸３５がバルブステム２３ａを下方へ押圧する。これによって、閉弁側スプリング２８のばね力に抗して吸気弁２３を下降させ、つまり開弁させる。
【００４５】
一方、吸気弁２３の閉時には、開弁用電磁石３２への通電が遮断され、閉弁用電磁石３１の電磁コイル３１ｂに通電されるため、図３に示すようにアーマチュア３０が該電磁石３１に吸引されて上昇し、同時に閉弁側スプリング２８のばね力によってバルブステム２３ａを介して吸気弁２３を引き上げる。これによって、吸気弁２３は、開弁側スプリング３３のばね力に抗して上昇し、傘部２３ａがバルブシート２２ａに着座して閉弁する。
【００４６】
そして、前記吸気弁２３の開閉ストロークの終端域、つまりバルブリフトの最大リフト付近Ｘ及び最小リフト付近Ｙでは図５の実線で示すように緩やかな作動特性が得られる。すなわち、例えば吸気弁２３の開作動時には、図２に示すように吸気弁３４が最大リフト付近に達すると、支軸３５とともに下降したピストン４８は、その下端部４８ｂが下側の緩衝室５０内の作動油を押圧しつつ積極的に収容溝５４内に嵌合して収容されるわけであるが、この下端部４８ｂが収容溝５４内に嵌入して着底する際に、収容溝５４内に存する作動油がピストン下端部４８ｂによって圧縮されると、該作動油はピストン下端部４８ｂの外周縁と収容溝５４の内周縁との間に形成される環状のクリアランスを通って流通路５５内に流出しようとする。このときの流動抵抗と、緩衝室５０内の作動油の圧縮反力とによってピストン４８に制動力が作用して急激な下降移動が抑制されて、ピストン下端部４８ｂ下面の収容溝５４の底面に対する激しい衝突が緩和される。この結果、アーマチュア３０の下面３０ａと開弁用電磁石３２の上面との衝突が防止される。
【００４７】
しかも、ピストン下端部４８ｂの下面が収容溝５４の底面に当接した時点では、図２に示すようにアーマチュア３０の下面３０ａと開弁用電磁石３２の上面とは、微小隙間Ｃを介して離間しているため、両者３０，３２の衝突がさらに確実に防止される。
【００４８】
このように、吸気弁２３のバルブリフト時の各部材間の衝突が回避されて、衝突打音や摩耗及び破損等の発生が防止される。
【００４９】
一方、前記吸気弁２３の閉作動時には、前述した開弁時と同じ作用となり、図３に示すように吸気弁２３が最小リフト付近（全閉付近）に達すると、支軸３５とともに上昇したピストン４８は、上端部４８ａが上側の緩衝室４９内の作動油を押圧しつつ最終的に収容溝５３に収容されるが、上端部４８ａが収容溝５３内に嵌入して着底する際に、収容溝５３内の作動油がピストン上端部４８ａの外周縁と収容溝５３の内周縁との間に形成される環状のクリアランスを通って流通路５５内に流出しようとすると、その流動抵抗と緩衝室４９内の作動油の圧縮反力とによってピストン４８に制動力が作用して急激な上昇移動が抑制されてピストン上端部４８ａ上面の収容溝５３の底面に対する激しい衝突が緩和される。
【００５０】
しかも、前述と同じく、この時点では、アーマチュア３０の上面３０ｂと閉弁用電磁石３１の下面とは微小隙間Ｃを介して離間しているため、両者３０，３１の衝突がさらに確実に防止される。
【００５１】
したがって、吸気弁２３も、最小リフト付近での上昇速度が低下するため、バルブシート２２ａへ緩やかに着座して衝突が回避され、衝突打音や摩耗及び破損等の発生を防止できる。
【００５２】
また、ピストン４８の移動に伴い、圧縮された下側収容溝５０内の作動油は、流通路５５の他に、一部が案内部材５２の内周面と支軸３５外周面との間からリークしてバルブガイド２６等に供給されて支軸３５や吸気弁２３の潤滑に供されると共に、ガイド壁４６ａの内周面と支軸３５との間を通ってケーシング２９内にリークした作動油は排出用孔６３を通って外部に排出される。
【００５３】
さらに、前述した各緩衝室４９，５０から外部へリークした作動油の減少分は油圧回路５１から常時補給されるため、該作動油によるピストン４８の緩衝作用に影響が生じることはなく、常時安定かつ確実な緩衝作用が得られる。
【００５４】
図６は本発明の第２の実施形態を示し、この実施形態では、ピストン４８の上下端部４８ａ，４８ｂの外周縁に小径な段差部６４，６５を形成したものである。
【００５５】
したがって、吸気弁２３の最大，最小リフト付近（全開，全閉作動付近）において、ピストン４８の上下端部４８ａ，４８ｂが各収容溝４９，５０に嵌入する際に、該収容溝４９，５０内の作動油は段差部６４，６５によって２段階に絞られた形で流通路５５内に流出するため、該ピストン４８の上昇，下降速度も２段階に減速される。このため、吸気弁２３のバルブリフト，ダウン特性つまり最大，最小リフト付近の特性Ｘ，Ｙが図７に示すように２段階の速度減少特性となり、より緩やかな緩衝特性が得られる。
【００５６】
図８は第３の実施形態を示し、ピストン４８の上下端部４８ａ，４８ｂの外周縁をテーパ面６６，６７に形成したものであって、かかるテーパ面６６，６７とすることにより、前述のような作動油の絞り作用がリニア（連続的）となる。したがって、ピストン４８の移動速度の減速作用もリニアになり、吸気弁２３の最大，最小リフト付近の特性Ｘ，Ｙが図９に示すように滑らかな曲線状になる。この結果、さらに緩らかな緩衝効果が得られる。
【００５７】
図１０は本発明の第４の実施形態を示し、ボディ４６の内に位置する支軸３５とバルブステム２３ａとの間に吸気弁２３のバルブクリアランスを零調整するラッシアジャスタ６８を直列状態に設けたものである。すなわち、このラッシアジャスタ６８は、ボディ４６のシリンダ４７下方位置の筒状内周面に上下摺動する有底筒状のプランジャ６９と、該プランジャ６９の内部に摺動自在に設けられた筒状部７０と、該筒状部７０の下端隔壁７０ａによって画成されたリザーバ室７１及び高圧室７２と、隔壁７０ａに穿設された連通孔７３に設けられて、リザーバ室７１から高圧室７２への作動油の流入を許容する逆止弁７４とから主として構成されている。
【００５８】
前記プランジャ６９は、底壁下面中央がバルブステム２３ａのエンド部２３ｃ上端縁に当接していると共に、外周面に環状油溝６９ａが形成されている。また、周壁上部に第２油孔６９ｂが径方向に貫通形成されている。
【００５９】
前記筒状部７０は、上端部に固定された蓋部７５の上面が支軸３５の下端縁に当接していると共に、上部周壁に第２油孔６９ｂに連通する第３油孔７０ｂが穿設されている。また、筒状部７０は、スプリング８０によって上方に付勢されている。
【００６０】
また、リザーバ室７１は、前記油圧供給通路５６からさらに分岐した第３分岐路５６ｅからボディ４６の第１油孔５６ｆと環状油溝６９ａ，第２油孔６９ｂ及び第３油孔７０ｂを介して作動油が供給されるようになっている。尚、第３分岐路５６ｅには、供給油圧を適度な圧力に減圧調整する絞り部７６が形成されている。
【００６１】
前記逆止弁７４は、チェックボールと、該チェックボールを連通孔７３の閉塞方向に付勢するチェックバルブスプリングとを備えている。
【００６２】
尚、図中７７は支軸３５と案内部材５２との間をリークして流下した作動油を外部に排出する排出孔である。他は第１実施形態の構成と同様である。
【００６３】
したがって、この実施形態によれば、第１実施形態と同様な優れた緩衝作用が得られることは勿論のこと、吸気弁２３の開閉ストローク時には、ラッシアジャスタ６８全体がボディ４６の内周面を摺動してアーマチュア３０に作用する押圧力や押圧解除力を吸気弁２３に伝達するが、バルブシート２２ａの摩耗などにより、傘部２３ａとバルブシート２２ａとの間にクリアランスが発生した場合は、閉弁側スプリング２８のばね力によってプランジャ６９と筒状部７０とが相対的に圧縮方向へ摺動して前記クリアランスを吸収して常に零調整を行うことが可能になる。
【００６４】
したがって、第１の実施形態の場合のように、単にギャップＧを形成した場合に比較して、より高精度な零調整を行うことが可能になる。
【００６５】
また、最大リフト終端域においては、支軸３５の急減速に伴って支軸下端部３５ａとラッシアジャスタ蓋部７５との間が一時的に離間する場合があり、これにより、ラッシアジャスタ６８が伸長してしまい、最小リフト時に吸気弁２３ａが完全に閉じることができない、いわゆるポンプアップの問題があった。しかし、本実施例では、緩衝機構２５の作用により支軸３５を急激に停止させることがなくなるため、前記ポンプアップ現象を効果的に抑制することが可能になる。
【００６６】
図１１〜図１３は本発明の第５の実施形態を示し、ラッシアジャスタ８１を緩衝機構２５の側部に並設したものである。
【００６７】
具体的に説明すれば、吸気弁２３と電磁駆動機構２４との間に位置するシリンダヘッド２１の上面に、前述のボディ４６に代えて、ほぼ筒状の保持部材８２がボルトＢによって固定されている。この保持部材８２は、逆カップ形状を呈し、内部上下方向に吸気弁２３のバルブステム２３ｂと同軸上の円柱状の摺動孔８２ａが貫通形成されていると共に、該摺動孔８２ａの側部にラッシアジャスタ８１を保持する保持穴８２ｂが形成されている。
【００６８】
一方、前記摺動孔８２ａ内には、前記緩衝機構２５のシリンダ４７を構成する円柱状のシリンダ壁８３が摺動自在に保持されている。このシリンダ壁８３は、小径筒状の上端部８３ａがケーシング２９の底壁中央に一体に有する内筒部２９ｄの内側に圧入等によって固定されていると共に、下端部一端縁には前記ラッシアジャスタ８１の押圧力を受ける突起片８４が水平方向に延設されている。また、シリンダ壁８３の下端部に有する段差孔には、支軸３５を摺動案内する段差円筒状の案内部材５２が圧入固定されている。
【００６９】
尚、保持部材８２の摺動孔８２ａ側の周壁には、前述した油圧供給通路５６から分岐した各分岐路５６ａ，５６ｂに接続される通路孔５６ｇ，５６ｈが穿設されていると共に、対応するシリンダ壁８３にもグルーブ溝を介して通路孔５６ｇ，５６ｈに連通する連通路５６ｉ，５６ｊが穿設されている。
【００７０】
そして、前記ラッシアジャスタ８１は、基本構成が図１０に示したものと同様であり、保持穴８２ｂ内を上下摺動する有底筒状のプランジャ８５と、該プランジャ８５の内部に摺動自在に設けられた筒状部８６と、該筒状部８６の下端隔壁８７によって画成されたリザーバ室８８及び高圧室８９と、隔壁８７に穿設された連通孔９０に設けられて、リザーバ室８８から高圧室８９への作動油の流入を許容する逆止弁９１とから主として構成されている。
【００７１】
前記プランジャ８５は、底壁の中央膨出部８５ａがシリンダ壁８３の突起片８４の上面に当接していると共に、突起８５ｂが突起片８４に形成された小孔８４ａに嵌合し、シリンダや電磁駆動機構の自由回動を防止している。また、上端縁と保持穴８２ｂの底面との間に環状油溝９２を構成している。
【００７２】
前記筒状部８６は、上端部開口に蓋部９３が圧入固定されていると共に、該蓋部９３が位置する上端縁に前記環状油溝９２とリザーバ室８８とを連通する油通路９４が形成されている。また、筒状部８６は、高圧室８９内に装着されたスプリング９５によって、上方に付勢されている。
【００７３】
また、リザーバ室８８は、前記油圧供給通路５６からさらに分岐した第３分岐路５６ｅから保持部材８２の油孔９６と環状油溝９２，油通路９４を介して作動油が供給されるようになっている。
【００７４】
前記逆止弁９１は、チェックボールと、該チェックボールを連通孔９０の閉塞方向に付勢するチェックバルブスプリングとを備えている。
【００７５】
尚、図中９７は、プランジャ８５や筒状部８６の摺動を確保するためのエア抜き孔である。
【００７６】
したがって、この実施形態によれば、機関停止時には、各電磁コイル３１ｂ，３２ｂが非通電状態となるため、アーマチュア３０は図１１に示すように両スプリング２８，３３の相対的なばね力によって隙間Ｓ内のほぼ平衝中立位置に保持され、吸気弁２３もバルブシート２２ａから若干離れた中立位置に保持される。
【００７７】
かかる状態では、開弁側スプリング３３がケーシング２９を介して電磁駆動機構２４の全体を押し上げるため、シリンダ壁８３及び突起片８４を介してラッシアジャスタ８１のプランジャ８５に押し上げ力が作用する。しかし、機関停止直後ではチェックボールによって高圧室８９内に作動油がシール保持されているため、プランジャ８５の上昇移動が規制され、したがって、電磁駆動機構２４の上昇も規制されている。ただし、停止後の時間が経過するにつれて高圧室８９から作動油がリークし、プランジャ８５は上昇移動し電磁駆動機構２０も上昇するため、図１１に示す状態より、吸気弁２３は若干バルブシート２２ａに近づき、アーマチュア３０は開弁用電磁石３２に若干近づいた状態になる。
【００７８】
そして、前述のように機関が始動されて電磁石３２によりアーマチュア３０が吸引され、かつ開弁側スプリング３３のばね力によって下降して、ピストン下端部４８ｂが収容溝５４の底面に着底する際に作動油の圧縮反力などにより急激な下降移動が抑制される。この結果、アーマチュア３０の下面３０ａと開弁用電磁石３２の上面との衝突が防止される。
【００７９】
このように、ピストン４８が収容溝５４に嵌入すると、シリンダ壁８３に閉弁側スプリング２８のばね力により上方への押圧力が作用して突起片８４を介してプランジャ８５が押し上げられるが、このときも高圧室８９内の油圧保持によりシリンダ壁８３の上昇が規制されるため、吸気弁２３の開状態が維持される。
【００８０】
一方、吸気弁２３の閉時には、図１３に示すようにアーマチュア３０が閉弁用電磁石３１に吸引されて上昇し、同時に閉弁側スプリング２８のばね力によって吸気弁２３を引き上げて、バルブシート２２ａに着座させる。この場合は、閉弁用電磁石３１の吸引力と、開弁側スプリング３３のばね力が相殺されて、ケーシング２９を上下動させる力は発生しない。したがって、電磁駆動機構２４は、ラッシアジャスタ８１のスプリング９５力と高圧室８９内の油圧力による伸長力によって突起片８４及びシリンダ壁８３を介して押し下げられる。このため、支軸３５の下端は、吸気弁２３のバルブステム上端縁に押し付けられて、この間のギャップを零に調整することができる。この場合、ピストン４８の上端部も収容溝５３の底面に着底しているので、閉弁用電磁石３１とアーマチュア３０は、衝突が回避され、かつ開弁側スプリング３３のばね力に打ち勝てる電磁力を発生するギャップをもって対峙させることができる。
【００８１】
このように、本実施形態では、閉弁状態において支軸３５の位置と電磁駆動機構２２の位置がラッシアジャスタ８１によって自動調整されるため、吸気弁２３の熱膨張やバルブシート２２ａの摩耗が発生しても、常時吸気弁２３の適正な開閉作動が得られる。
【００８２】
特に、バルブステム２３ｂの上端縁と支軸３５の下端縁とのギャップを常に零とすることができるため、両者間の打音の発生を防止できる。
【００８３】
しかも、ラッシアジャスタ８１を、第４の実施形態のように吸気弁２３や支軸３５と同軸上ではなく、吸気弁２３などとは連動しない並行な位置に配置したため、吸気弁２３やアーマチュア系の慣性質量の増加を招かずに、常時安定かつ確実な作動が得られる。また、ラッシアジャスタ８１の吸気弁２３との連動が回避されることにより、該ラッシアジャスタ８１外周の摺動摩耗抵抗の発生も回避できる。
【００８４】
さらに、ラッシアジャスタ８１を緩衝機構２５と並列に配置したことにより、装置全体の高さを低くすることが可能になり、コンパクト化が図れる。
【００８５】
なお、本実施形態は、緩衝機構を有しない装置でも支軸３５と吸気弁２３上端部のギャップがラッシアジャスタによって自動的に零調整され、アーマチュアと吸気弁２３の位置を常に適性に保つことができる。
【００８６】
本発明は、吸気弁側に限らず排気弁側のみに適用することも可能であり、排気弁側に適用した場合は、排気弁の開時の急激な動きを規制できることによって、燃焼ガスの急激な排出が抑制され、この結果、排気音を低減させることが可能になる。特に、緩衝機構２５の緩衝作用に加えて、ピストン４８の外周とボディ４６との間に形成される流通路５５の通路断面積を小さく設定すればピストン４８の上下運動抵抗が高まり、バルブリフトおよびダウン速度をさらに減速させることができる。これにより、燃焼ガスの急激な排出が効果的に抑制することができる。また、緩衝機構は、必ずしも弁の開閉両方側に設ける必要はなく、一方側のみであってもよいし、アーマチュアの上部に設けてもよい。
【００８７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明に係る機関弁の電磁駆動装置によれば、特に緩衝機構によって機関弁の開閉終端域における急激な開閉作動を十分に抑制できるため、傘部とバルブシート、並びにアーマチュアと閉弁用電磁石との激しい衝突が緩和される。この結果、激しい衝突打音の発生や摩耗あるいは破損等の発生が防止される。
しかも、収容溝へピストンの端部を嵌入させて緩衝作用を得ることにより、該緩衝作用をより高精度に制御できると共に、磁力への影響が大きいアーマチュアと電磁石との間の微小隙間を精度良く確保できる。この結果、機関弁の開閉時に最適な磁力が得られる。
換言すれば、微小隙間の過大による磁力不足や微小隙間の過小による残留磁気によるアーマチュアの電磁石からの離間応答性の低下が防止できる。
また、機関弁の閉時の最適な磁力が得られる結果、機関弁のバルブシートへの十分な閉弁保持力が得られ、良好なシール性が確保できる。
【００８８】
請求項２記載の発明によれば、機関弁の開作動時および閉作動時の両方の緩衝作用が得られる。
【００９２】
請求項３記載の発明によれば、ピストンによって圧縮された作動油が流通路側に流出するため、ピストンの良好な摺動性が得られ、この結果、機関弁の開閉作動応答性に影響を与えることがない。
【００９３】
請求項４記載の発明によれば、隙間を形成することによって、アーマチュアの最上昇時及び最下降時における各電磁石との衝突の発生をより確実に防止できる。
【００９４】
請求項５記載の発明によれば、段差部によって緩衝作用が段階的になって比較的緩やかな緩衝作用が得られる。
【００９５】
請求項６記載の発明によれば、テーパ面によってさらに緩やかな緩衝作用が得られる。
【００９６】
請求項７記載の発明によれば、機関弁のバルブクリアランスを常時零調整できる。
【００９７】
請求項８記載の発明によれば、請求項７記載の発明の効果に加えて、緩衝機構の作用によりアーマチュアやその支軸の下降時の慣性力が減衰するため最大リフト終端域におけるラッシアジャスタの過度なポンプアップを防止できる。
【００９８】
請求項９記載の発明によれば、請求項７，８記載の発明と同様な作用効果が得られることは勿論のこと、特にラッシアジャスタを機関弁と支軸との間ではなく、これらと並行に配置したため、機関弁やアーマチュア系の慣性質量の増加が抑制されて、機関弁などの常時安定かつ確実な作動が得られる。
【００９９】
さらに、ラッシアジャスタを並行に配置したことにより、装置の全高を低くすることができ、装置全体のコンパクト化が図れ、エンジンルーム内への塔持性ならびレイアウトの自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す縦断面図。
【図２】開弁時の作用を示す縦断面図。
【図３】閉弁時の作用を示す縦断面図。
【図４】本実施形態に供される緩衝機構の要部拡大図。
【図５】緩衝機構によるバルブリフト特性図。
【図６】本発明の第２の実施形態を示す要部縦断面図。
【図７】本実施形態のバルブリフト特性図。
【図８】本発明の第３の実施形態を示す要部縦断面図。
【図９】本実施形態のバルブリフト特性図。
【図１０】本発明の第４の実施形態を示す要部縦断面図。
【図１１】本発明の第５の実施形態を示す要部縦断面図。
【図１２】同第５の実施形態の作用説明図。
【図１３】同第５の実施形態の作用説明図。
【図１４】従来の装置を示す縦断面図。
【図１５】Ａは吸気弁の開閉時期特性図、Ｂは各電磁石の吸引力と各スプリングのばね力特性図。
【符号の説明】
２１…シリンダヘッド
２２ａ…バルブシート
２３…吸気弁
２３ａ…傘部
２３ｂ…バルブステム
２４…電磁駆動機構
２５…緩衝機構
２８…閉弁側スプリング
２９…ケーシング
３０…アーマチュア
３１…閉弁用電磁石
３２…開弁用電磁石
３３…開弁側スプリング
３５…支軸
４６…ボディ
４７…シリンダ
４８…ピストン
４９，５０…緩衝室
５１…油圧回路
５３，５４…収容溝
６８，８１…ラッシアジャスタ
【図１】
0003792427.tif 000002
【図２】
0003792427.tif 000003
【図３】
0003792427.tif 000004
【図４】
0003792427.tif 000005
【図５】
0003792427.tif 000006
【図６】
0003792427.tif 000007
【図７】
0003792427.tif 000008
【図８】
0003792427.tif 000009
【図９】
0003792427.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0003792427.tif 000012
【図１２】
0003792427.tif 000013
【図１３】
0003792427.tif 000014
【図１４】
0003792427.tif 000015
【図１５】
0003792427.tif 000016