電磁駆動弁

【課題】駆動弁がスムーズに駆動すること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、弁軸としてのステム１２を有し、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を中心に揺動する揺動部材としてのディスク３０と、駆動弁１４とディスク３０との間に回転可能な状態で介在し、駆動弁１４と揺動部材としてのディスク３０の一方に回転しながら当接する回転面２１３を有するカムフォロア２１２とを備える。

【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る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６４６７４４１号明細書（特許文献１）に開示されている。
【特許文献１】米国特許第６４６７４４１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術では、ディスク（アーマチャ）の一端に始点を持ち、他方端にて内燃機関の吸排気弁のステムエンドを押圧する押し部を備える回転駆動式の電磁駆動弁で、ステムエンドと、ディスクのステムエンド押し部は互いにＲ形状で接触する技術が開示されている。
【０００４】
上述の従来の技術では押圧時にステムがその長手方向だけでなく長手方向と交差する左右方向に往復運動するためスムーズな動作が困難であるという問題があった。
【０００５】
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、駆動弁の円滑な往復運動を可能とする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】
【０００６】
この発明に従った電磁駆動弁は、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、駆動弁と揺動部材との間に回転可能な状態で介在し、駆動弁と揺動部材の一方に回転しながら当接する回転面を有する回転部材とを備える。
【０００７】
このように構成された電磁駆動弁では、駆動弁と揺動部材との回転可能な状態で介在し、駆動弁と揺動部材の一方に回転しながら当接する回転面を有する回転部材を備えるため、揺動部材が揺動し、この揺動運動が駆動弁に伝わるときに摩擦の発生を抑制することができる。そのため、駆動弁に対して往復運動方向以外の力を加えることがなくなり、スムーズに駆動弁を駆動させることができる。
【０００８】
好ましくは、駆動弁が弁軸周りに回転することを防止する回転防止部をさらに備える。この場合、駆動弁の軸周りの回転を防止することができる。
【０００９】
好ましくは、回転防止部は、駆動弁の端部の外面に設けられた二面幅部と、二面幅部に平行で駆動弁と別の部材に設けられた突起とを有する。この場合、駆動弁の軸周りの回転を防止することができる。
【００１０】
好ましくは、回転防止部は、揺動部材のうち、回転部材を押圧する部分の二面幅部と、二面幅部に平行で駆動弁の端部に設けられた内面とを有する。この場合、駆動弁の軸周りの回転を防止することができる。
【００１１】
好ましくは、二面幅部に潤滑油を供給する給油部をさらに備える。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に従えば、駆動弁がスムーズに動作することが可能な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】
【００１３】
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。
【００１４】
（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、この発明の実施の形態１に従った電磁駆動弁１では、シリンダヘッド１７０上に本体５１が位置決めされている。本体５１は、シリンダヘッド１７０と接触するロアプレート５１２と、ロアプレート５１２に取付けられたサイドプレート５１１とを有する。サイドプレート５１１が上側電磁石６０および下側電磁石１６０を保持しており、上側電磁石６０と下側電磁石１６０との間にディスク３０が位置決めされている。ディスク３０の端部にはチップ２６０が取付けられ、チップ２６０がカムフォロア２１２と当接する。カムフォロア２１２はカムフォロアベース２１０によって回転可能に保持されている。カムフォロアベース２１０はステム１２により保持されており、ステム１２とともに軸方向に往復運動する。ステム１２の先端には傘部１３が取付けられて駆動弁１４を構成している。駆動弁１４は吸気ポート１７から燃焼室へ流れる空気または混合気の流れを遮断することが可能である。カムフォロアベース２１０は下側電磁石１６０の突起１６３により案内される。突起１６３とカムフォロアベース２１０との摺動面を潤滑するための給油路１６１３が下側電磁石１６０に設けられている。オイルプレッシャポートを構成する給油路１６１３から潤滑油が供給される。
【００１５】
図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図２を参照して、この発明の実施の形態１に従った電磁駆動弁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、弁軸としてのステム１２を有し、ステム１２が延びる方向（矢印１０）で示す方向に沿って往復運動する駆動弁１４と、駆動弁１４と距離を隔てた位置に設けられた支持部材としての本体５１と、ステム１２に連結された一方端３２と、本体５１に揺動自在に支持された他方端３３とを有し、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、中心軸３５上に延びるように設けられ、他方端３３に固定されたトーションバー３６とを有する。
【００１６】
本実施の形態における電磁駆動弁は、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機関バルブ（吸気弁または排気弁）を構成している。なお、本発明に従った電磁駆動弁を用いる内燃機関は、直列型、Ｖ型、Ｗ型、水平対向型などのさまざまな内燃機関を構成している。図２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１７０上に設けられる。本体５１では、下側に下側電磁石１６０、上側に上側電磁石６０が配置される。下側電磁石１６０は、鉄製のコア１６１と、コア１６１に巻かれたコイル１６２とを有する。コイル１６２に電流を流すことによりコイル１６２で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を引寄せることが可能である。
【００１７】
上側電磁石６０は鉄製のコア６１と、コア６１に巻付けられたコイル６２とを有する。コイル６２に電流を流すことによってコイル６２で囲まれた領域に磁力が発生し、この磁力によりディスク３０を引寄せることが可能である。
【００１８】
上側電磁石６０のコイル６２と下側電磁石１６０のコイル１６２とは接続されていてもよく、分離されていてもよい。コア６１，１６１に巻付けられるコイル６２，１６２のターン数は特に限定されるものではない。
【００１９】
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は上側電磁石６０および下側電磁石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は上側電磁石６０と当接可能であり、下側表面２３１は下側電磁石１６０と当接可能である。
【００２０】
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。駆動弁１４は棒状のステム１２と、ステム１２の先端に取付けられた傘部１３とを有し、傘部１３は矢印１０で示す方向に往復運動して開閉する。これにより、吸気ポート１７と燃焼室との連通を制御して空気の流れを調整する。
【００２１】
アーム部３１の先端にはチップ２６０が嵌合している。チップ２６０に形成された円筒状の曲面２６１はステム１２に力を加える部分である。なお、曲面２６１は円筒状だけでなく球面状であってもよい。また、曲面２６１が平面に置き換えられていてもよい。
【００２２】
ステム１２の端部にはカムフォロアベース２１０が取付けられ、カムフォロアベース２１０は、シャフト２１１によりカムフォロア２１２を回転可能に保持している。カムフォロア２１２は円筒形状（コロ形状）である。なお、回転体としてのカムフォロア２１２はボール形状であり、カムフォロアベース２１０がこのボールを保持していてもよい。
【００２３】
図３は、図２中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図３の（Ａ）は中立状態の断面図であり、図３の（Ｂ）は駆動時の断面図である。図３の（Ａ）および（Ｂ）を参照して、往復運動軸１２０上をステム１２が往復運動をする。すなわち、ディスク３０が上下方向に揺動すると、この揺動運動がチップ２６０、カムフォロア２１２、カムフォロアベース２１０を介してステム１２へ伝わり、ステム１２が往復運動する。このとき、ディスク３０の長手方向の運動の成分（一方端３２から他方端３３へ向かう方向の運動）はカムフォロア２１２により吸収される。このため、ステム１２が往復運動軸１２０方向以外の力を受けることが少なくなり、ステム１２は運動軸上で確実に往復運動をすることができる。図３で示すように、ステム１２が上昇した位置であっても、ステム１２は往復運動軸１２０上を往復運動することが可能である。なお、このとき突起１６３によりカムフォロアベース２１０が案内されている。運動中にはカムフォロア２１２が円筒面である曲面２６１に沿って回転運動し、ディスク３０の横方向の運動成分を逃がすことが可能となる。
【００２４】
図４は、図１中のＩＶで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図４を参照して、突起１６３の内面１６３１によりカムフォロアベース２１０が案内されている。カムフォロアベース２１０の回転を防止するための回転防止部１６３３が突起１６３により構成されている。カムフォロアベース２１０の回転を防止するために突起１６３の二面幅部１６３２にカムフォロアベース２１０が嵌り合う。なお、二面幅部１６３２の幅はＷ１である。二面幅部１６３２内をカムフォロアベース２１０が摩擦摺動する。
【００２５】
「コ」の字型のカムフォロアベース２１０を貫通するようにシャフト２１１が取付けられ、シャフト２１１により筒状のカムフォロア２１２が保持されている。カムフォロアベース２１０の内面２１０１とカムフォロア２１２とが接触している。内面２１０１にチップ２６０が嵌り合っている。カムフォロアベース２１０がチップ２６０に対して回転するのを防ぐために回転防止部２１０３が設けられる。回転防止部２１０３はカムフォロアベース２１０の二面幅部２６０２によって構成されており、二面幅部２６０２にチップ２６０が嵌り合うことでカムフォロアベース２１０の回転を防止している。二面幅部２６０２の幅はＷ２であり、幅Ｗ１よりも小さい。
【００２６】
図５は、図４中の矢印Ｖで示す方向から見たカムフォロアベースの側面図である。図５を参照して、カムフォロアベース２１０は突起１６３の奥側に配置されている。摺動部分を潤滑するための潤滑油を供給する給油路１６１３が設けられており、給油路１６１３の先は給油口１６１１，１６１２となっている。カムフォロアベース２１０近傍に給油口を１６１１，１６１２からオイルが供給され、摩擦摺動部分がこのオイルにより潤滑される。
【００２７】
図６は、図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。図６を参照して、コア１６１から１対の突起１６３が突出するように延びており、突起１６３の間の領域に給油口１６１２が設けられる。さらに、奥側に別の給油口１６１１が設けられる。給油口は図６で示すように各々２つずつ設けられていてもよく、さらに少ない、または多い給油口が設けられていてもよい。また、給油口１６１１，１６１２は円形状だけでなく、長孔形状であってもよい。
【００２８】
図７は、下側電磁石の斜視図である。図７を参照して、矩形状の下側電磁石１６０は電磁鋼板のコア１６１により構成される。コア１６１にはコイル１６２が巻かれている。コア１６１の端面に２つの突起１６３が一方向に延びるように互いに平行に設けられる。２つの突起１６３の内面１６３１は互いに平行に向かい合うように配置され、２つの内面１６３１の間の幅はＷ１とされる。内面１６３１の間の領域が二面幅部１６３２であり、二面幅部１６３２により回転防止部１６３３が構成される。
【００２９】
一方向に延びる二面幅部１６３２内をカムフォロアベース２１０が運動することが可能である。カムフォロアベース２１０の外面２１０２が突起１６３の内面１６３１と摺動する。カムフォロアベース２１０は「オウ」形状であり、その内部においてシャフト２１１を用いてカムフォロア２１２を保持している。
【００３０】
図８は、チップの斜視図である。図８を参照して、チップ２６０はカムフォロア２１２の延びる方向に長く形成されており、上部に突起が設けられ、下部に曲面２６１が形成されている。曲面２６１に沿ってカムフォロア２１２が作動する。カムフォロアベース２１０の内面２１０１間が二面幅部２６０２であり、二面幅部２６０２にチップ２６０が嵌り合うことによりカムフォロアベース２１０のチップ２６０に対する回転を防止する。これにより回転防止部２１０３が形成されている。
【００３１】
図９および図１０は給油口を説明するために示すコアの斜視図である。図９および図１０を参照して、給油口１６１１，１６１２が、摩擦摺動が起こる部分の近傍に設けられる。図９では、給油口１６１１がコア１６１の上面に設けられ、給油口１６１２がコア１６１の側面に設けられる。これに対して、図１０では、給油口１６１１，１６１２がコア１６１の側面に設けられる。この発明の実施の形態１に従った電磁駆動弁１は弁軸としてのステム１２を有し、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を中心に揺動する揺動部材としてのディスク３０と、ディスク３０と駆動弁１４との間に回転可能な状態で介在し、駆動弁１４とディスク３０の一方に回転しながら当接する回転面２１３を有する回転部材としてのカムフォロア２１２とを備える。電磁駆動弁１は、駆動弁１４が回転することを防止する回転防止部１６３３，２１０３をさらに備える。回転防止部１６３３は駆動弁１４の端部の外面２１０２に設けられた二面幅部１６３２と、二面幅部１６３２に平行で駆動弁１４と別の部材の設けられた突起１６３とを有する。回転防止部２１０３は、ディスク３０のうち、カムフォロア２１２を押圧する部分の二面幅部２６０２と、二面幅部２６０２に平行で駆動弁１４の端部のカムフォロアベース２１０に設けられた内面２１０１である。二面幅部１６３２，２６０２に潤滑油を供給する給油部としての給油口１６１１，１６１２をさらに備える。
【００３２】
本発明では、電磁駆動弁１において、ディスク３０にチップ２６０が軸方向に回転できないように圧入されている。また、このチップ２６０とステム１２との間にはカムフォロア２１２およびカムフォロアベース２１０が介在されている。ステム１２が分割構造とされ、傘部１３に直結するステム１２とは別に中間ステムが設けられ、この中間ステムにカムフォロアベース２１０が取付けられていてもよい。ステム１２上端のカムフォロア２１２およびカムフォロアベース２１０がチップ２６０に対して回転することを防止するために回転防止部２１０３が設けられてチップ２６０がカムフォロアベース２１０に嵌合することで回転が防止可能となる。さらに、突起１６３の二面幅部１６３２にカムフォロアベース２１０が嵌り合うことで回転を防止できる。また、この回り止めへの給油は給油路１６１３からのオイルを、サイドプレート５１１およびコア１６１を通して行なう。
【００３３】
このような構成の下で電磁駆動弁１が駆動された場合、ディスク３０が上下に揺動して、駆動弁１４が上下動する。この場合、チップ２６０とカムフォロア２１２との回転方向の位置がずれるとバルブの開閉精度に悪影響を及ぼすことの他、極端な場合にはバルブの開閉が不能となる。しかしながら、本発明では二面幅部２６０２ではチップ２６０が摺動部材となる。二面幅部１６３２ではカムフォロアベース２１０が摺動部材となる。このためチップ２６０とカムフォロア２１２の回転方向の位置がずれることなくステム１２は上下動しても駆動弁１４が正確に開閉する。また、この回転防止部１６３３，２１０３は必ずしも両方設ける必要はなく、いずれか一方であってもよい。
【００３４】
回転防止部１６３３，２１０３の潤滑はエンジンオイルによりなされるため、途切れることなく十分に潤滑が可能となる。
【００３５】
図１１は、回転防止部の効果を説明するための図である。図１１の（Ａ）はカムフォロアの断面図、図１１の（Ｂ）は図１１の（Ａ）の矢印ＸＩＢで示す方向から見たカムフォロアの平面図、図１１の（Ｃ）は回転防止部材が設けられないカムフォロアの平面図である。図１１の（Ａ）から（Ｃ）を参照して、回転防止部２１０３，１６３３が設けられているとカムフォロア２１２が往復運動軸１２０を中心として回転しないため、往復運動軸１２０からカムフォロア２１２とチップ２６０との接点までの距離はＨ１である。これに対して、回転防止部が設けられていない場合には、カムフォロア２１２が往復運動軸１２０を中心として回転する。この場合、カムフォロア２１２とチップ２６０との接点が移動し、往復運動軸１２０から接点までの距離はＨ２となる。その結果、ストロークに差Ａが生じる。この差Ａが大きくなると、駆動弁１４のストロークに変化が生じる。差Ａが小さければ、駆動弁の動作に特に問題は生じない。
【００３６】
（実施の形態２）
図１２は、この発明の実施の形態２に従ったカムフォロアおよびディスクの側面図である。図１２を参照して、この発明の実施の形態２に従ったカムフォロア２１２は、ディスク３０のアーム部３１に取付けられている点で、実施の形態１に従った電磁駆動弁１と異なる。カムフォロア２１２は円筒形状であり、シャフト２１１により回転可能に保持されており、ステム１２には回転面２１３が当接する。ステム１２をカムフォロア２１２が押圧しながら回転することにより、アーム部３１の延びる方向に沿った運動成分をカムフォロア２１２が吸収することができる。これにより駆動時の摩擦力を低減させることができる。
【００３７】
カムフォロア２１２はコロ形状に限られず、針状またはボール状（球状）であってもよく、これらのカムフォロアは回転可能にアーム部３１に保持される。
【００３８】
図１３は、カムフォロアの動作を説明するための断面図である。図１３を参照して、カムフォロア２１２はステム１２と接触しながら２点鎖線で示す位置に移動することが可能である。このとき、ステム１２の往復運動軸１２０と直交する方向にカムフォロア２１２が移動するが、この移動の際に摩擦を発生することが少なく、スムーズに移動が可能となる。その結果、アーム部３１がステム１２に対して往復運動軸１２０と交差する方向の力を加えることが少なくなり、ステム１２の往復運動がスムーズとなる。
【００３９】
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】
【００４０】
この発明は、内燃機関に搭載される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】
【００４１】
【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】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図２中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【図４】図１中のＩＶで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【図５】図４中の矢印Ｖで示す方向から見たカムフォロアベースの側面図である。
【図６】図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】下側電磁石の斜視図である。
【図８】チップの斜視図である。
【図９】給油口を説明するために示すコアの斜視図である。
【図１０】給油口を説明するために示すコアの斜視図である。
【図１１】回転防止部の効果を説明するための図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に従ったカムフォロアおよびディスクの側面図である。
【図１３】カムフォロアの動作を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１電磁駆動弁、１２ステム、１３傘部、１４駆動弁、３０ディスク、３１アーム部、３８ボス部、５１本体、６０上側電磁石、６１，１６１コア、６２，１６２コイル、１６０下側電磁石、１６３突出部、２１０カムフォロアベース、２１１シャフト、２１２カムフォロア、２１３回転面、２６０凹部、１６３１内面、１６３２，２６３２二面幅部。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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、
前記駆動弁と前記揺動部材との間に回転可能な状態で介在し、前記駆動弁と前記揺動部材の一方に回転しながら当接する回転面を有する回転部材とを備えた、電磁駆動弁。
【請求項２】
前記駆動弁が前記弁軸周りに回転することを防止する回転防止部をさらに備えた、電磁駆動弁。
【請求項３】
前記回転防止部は、前記駆動弁の端部の外面に設けられた二面幅部と、前記二面幅部に平行で前記駆動弁と別の部材に設けられた突起である、請求項２に記載の電磁駆動弁。
【請求項４】
前記回転防止部は、前記揺動部材のうち前記回転部材を押圧する部分の二面幅部と、前記二面幅部に平行で前記駆動弁の端部に設けられた内面である、請求項２に記載の電磁駆動弁。
【請求項５】
前記二面幅部に潤滑油を供給する給油部をさらに備えた、請求項３または４に記載の電磁駆動弁。

【図１】