JP2000320310A - 吸排気弁の電磁駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸排気弁の開閉時の急激な作動を抑制して、
打音や摩耗音の発生を防止すると共に、機関への搭載性
を向上する。 【解決手段】 吸気弁２３を摺動自在に保持したシリン
ダヘッド２１の上面に、固定されたケーシング２９の内
部にアーマチュア３０、開閉弁用電磁石３１，３２及び
開弁側スプリング３３とが収納されている。閉弁側スプ
リング２８は、保持孔２７底面との間に弾装されてい
る。また、前記アーマチュアの中央にガイドロッド３８
を介して固定されたほぼ正方形の矩形枠状のフォロア部
材４５の内部に、第１，第２フォロア面４５ａ，４５ｂ
に当接する第１，第２カム面５２，５３をそれぞれ有す
る２つの揺動カム４６、４７を揺動自在に収容した。

Description

【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１２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、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１３Ａ，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１３Ｂ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ＯＦ
Ｆ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）が出力されて、アーマチュア
６が下方へ吸引される。これによって、吸気弁２が下方
へ摺動すると、開弁側スプリング９が伸長される一方、
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。

【００１３】したがって、吸気弁２は、図１１Ａ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。

【００１４】また、従来の装置では、吸気弁２の傘部２
ａをバルブシート４ａに対して適切な面圧で当接させる
ために、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。しか
し、各スプリング９，１０の経時変化によるへたりやバ
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。

【００１５】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。

【００１６】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２
ｂ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ので、さらに組み付け作業能率が低
下するおそれがある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来装置
の課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明
は、機関の吸排気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吸排気弁を開作動及び閉作動さ
せる開弁用，閉弁用の電磁石とを備えた吸排気弁の電磁
駆動装置において、前記アーマチュアの往復動に連動し
かつ一対のフォロア面を有するフォロア部材と、アーマ
チュアの上下動に伴いフォロア部材の各フォロア面に転
接して吸排気弁の開閉作動の終端域における開閉速度を
制動するカム面をそれぞれ有する一対の揺動カムと、該
各揺動カムを、それぞれ対応する前記各フォロア面方向
に付勢する付勢部材とを備えた制動機構を設けたことを
特徴としている。

【００１８】したがって、本発明によれば、機関始動時
にアーマチュアが開弁用電磁石によって吸引され、かつ
例えば開弁側ばね部材のばね力により下降してフォロア
部材が一方の揺動カムを下方へ押圧すると、この揺動カ
ムのカム面のランプ部が一方のフォロア面に転接し、や
がてベース部に達してフォロア部材の下降を停止させ
る。同時にフォロア部材は、例えば吸気弁のバルブステ
ムを押圧して下降、つまり開弁停止させる。

【００１９】一方、吸気弁の閉時には、開弁用電磁石が
非通電され、閉弁用電磁石に通電されてアーマチュアが
該閉弁用電磁石に吸引されると共に、例えば閉弁側ばね
部材によって吸気弁も閉弁方向へ上昇する。

【００２０】そして、かかる吸気弁の開閉作動時には、
フォロア部材の上下動に伴って各揺動カムのそれぞれの
カム面が対向する各フォロア面上を転接して、吸気弁の
開閉作動の終端域では、一方のフォロア面に対する一方
のカム面の当接位置がベース部側からランプ部を経てリ
フト部側へ転接すると、他方のフォロア面に対する他方
のカム面の当接位置がリフト部側からランプ部を経てベ
ース部側へ転移する。

【００２１】このため、開閉弁用ばね部材のばね力など
がフォロア部材を介して各揺動カムに伝達されることに
よって生じる該各揺動カムの回転中心まわりのモーメン
トは零に近づく。したがって各揺動カムは、徐々に回転
速度が小さくなって停止する。これに伴ってアーマチュ
アは、そのストロークエンドでその速度が可及的に小さ
くなると共に、吸排気弁は、同じくそのストロークエン
ドで大きな衝突音の発生を防止できる。

【００２２】請求項２に記載の発明は、前記アーマチュ
アのほぼ中央位置に、矩形枠状に形成された前記フォロ
ア部材を連結すると共に、該フォロア部材の上下端壁の
対向する内面をそれぞれフォロア面に形成し、かつ該フ
ォロア部材の内部に、それぞれのカム面が前記各フォロ
ア面に転接する前記２つの揺動カムを収容したことを特
徴としている。

【００２３】請求項３に記載の発明は、前記各カム面の
ベース部と各フォロア面との当接位置で、前記アーマチ
ュアの上下面と対向する前記各電磁石との間に微小隙間
を形成するようにしたことを特徴としている。

【００２４】請求項４に記載の発明は、前記付勢部材を
両揺動カムの間に設けられた１つの捩りコイルばねによ
って構成したことを特徴としている。

【００２５】請求項５に記載の発明は、前記一対の揺動
カムを、一本のカム支軸に同軸上に支持したことを特徴
としている。

【００２６】請求項６に記載の発明は、前記アーマチュ
アとフォロア部材の上端部とをガイドロッドを介して連
結すると共に、前記フォロア部材の下端部に吸排気弁の
バルブステム上端部を連繋し、かつ前記カム支軸の軸心
を、前記ガイドロッドの軸線上とバルブステムの軸線上
の少なくともいずれか一方に交差する位置に配置したこ
とを特徴としている。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の吸排気弁の電磁駆
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制動機構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開口端の環状バルブシート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内を摺動する弁軸であるバルブステム２３
ｂとを備えている。また、この吸気弁２３は、バルブス
テム２３ｂのステムエンド２３ｃにコッタを介して固定
されたリテーナ２３ｄと、シリンダヘッド２１内に形成
された保持孔２７底面との間に弾装された閉弁用ばね部
材である閉弁側スプリング２８のばね力で閉方向に付勢
されている。

【００２９】前記電磁駆動機構２４は、シリンダヘッド
２１上に設けられたケーシング２９と、該ケーシング２
９内に上下動自在に収納された円板状のアーマチュア３
０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ばね部材である開弁側スプ
リング３３とを備えている。

【００３０】前記ケーシング２９は、図１に示すよう
に、シリンダヘッド２１上に４本のボルト３４で固定さ
れた金属製の本体２９ａと、該本体２９ａの上端部にビ
ス３５で固定された非磁性材のカバー２９ｂとからな
り、該カバー２９側の内周面に非磁性材の筒状ホルダー
３６が配置されている。また、この筒状ホルダー３６
は、開口上端に閉弁用電磁石３１を保持した段差径状の
非磁性材の蓋部３７が固定されていると共に、下端部に
開弁用電磁石３２を保持した底壁３６ａを一体に有して
いる。尚、前記蓋部３７の中央には、エア抜き孔３７ａ
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、中央には下方へ延出した
支軸であるガイドロッド３８の上端部３８ａがナット固
定されていると共に、このガイドロッド３８の下端部に
制動機構２５の後述するフォロア部材４５が一体に設け
られている。前記ガイドロッド３８は、底壁３６ａの中
央に有する筒壁３６ｂ内に嵌挿固定された筒状ガイド部
３９を介して上下摺動自在に支持されていると共に、そ
の軸心Ｘが吸気弁２３のバルブステム２３ｂの軸心Ｙと
同軸心上に配置されている。

【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
４０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３７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４０は、機関のクラ
ンク角センサ４１，機関回転数センサ４２，閉弁用電磁
石３１の温度を検出する温度センサ４３及び機関負荷を
検出するエアフローメータ４４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４
３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４４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、前記制動機構２５は、図１及び図
２に示すように前記ガイドロッド３８の下端部３８ｂに
一体に設けられたフォロア部材４５と、このフォロア部
材４５の内部に回動自在に保持された２つの揺動カム４
６、４７と、該各揺動カム４６、４７をフォロア部材４
５の後述するフォロア面４５ａ，４５ｂ方向へ付勢する
付勢部材である２つの捩りコイルばね４８、４９とから
主として構成されている。

【００３６】前記フォロア部材４５は、ほぼ正方形の矩
形枠状に形成され、対向する上端壁の下面と下端壁の平
坦な上面が夫々第１フォロア面４５ａと第２フォロア面
４５ｂとして構成されており、上端壁の上面中央に前記
ガイドロッド３８の下端部が一体に連結されていると共
に、下端壁の下面中央に有する突起部４５ｃの先端がバ
ルブステム２３ｂのステムエンド２３ｃに当接してい
る。

【００３７】前記各揺動カム４６、４７は、図２に示す
ように本体２９ａの内面に突出した対向ボス部５２ａ，
５２ｂ間に貫通固定されたカム支軸５１に中央孔４６
ａ，４７ａを介して回転自在に支持されている。つま
り、両揺動カム４６、４７は、カム支軸５１に同軸上に
設けられて、互いに摺接状態に隣接配置されている。ま
た、前記カム支軸５１は、その軸線Ｑが前記ガイドロッ
ド３８の軸線Ｘ及びバルブステム２３ｂの軸線Ｙと交差
する位置に配置されている。さらに、各揺動カム４６、
４７は、図３Ａ，Ｂにも示すように正面ほぼ雨滴状に形
成されて、第１揺動カム４６の上半分の上面全体が前記
第１フォロア面４５ａに転接する弁開き側の第１カム面
５２として構成され、第２揺動カム４７の下半分の下面
全体が第２フォロア面４５ｂに転接する弁閉じ側の第２
カム面５３として構成されている。

【００３８】そして、この第１，第２カム面５２，５３
は、それぞれ所定のプロフィールに形成され、それぞれ
ベース部である第１，第２基円部５２ａ，５３ａ側の第
１，第２ランプ部５２ｂ，５３ｂが緩やかな凸面に形成
されていると共に、先端側の第１，第２リフト部５２
ｃ，５３ｃが第１，第２ランプ部５２ｂ，５３ｂの曲率
より小さな曲率の凸面に形成され、さらに第１、第２リ
フト部５２ｃ，５３ｃより先端側に曲率の大きな凸面の
第３，第４ランプ部５２ｄ．５３ｄが形成されている。

【００３９】したがって、各揺動カム４６、４７の回転
角θに対するフォロア部材４５のリフト曲線は、図４に
示すようなＳ字曲線特性となるように設定されており、
前記第３，第４ランプ部５２ｄ．５３ｄの存在によって
第１，第２カム面５２，５３と第１，第２フォロア面４
５ａ，４５ｂの接触点移動長さが小さくなるため、フォ
ロア部材４５も小型化できると共に、アーマチュア３０
の上下動の切り換え時における各カム面５２，５３の摺
動方向切換を滑らかに行うことができる。

【００４０】さらに、各揺動カム４６、４７は、図５，
図６に示すように各カム面５２，５３の基円部５２ａ，
５３ａが各フォロア面４５ａ，４５ｂに当接した位置
で、前記アーマチュア３０の上下面と対向する各電磁石
３１，３２の上下面との間に微小隙間Ｇｏ，Ｇｃを形成
するように基円部５２ａ，５３ａの外径が設定されてい
る。

【００４１】また、前記各捩りコイルばね４８、４９
は、図２に示すようにカム支軸５１の外周に巻装され
て、各一端部４８ａ、４９ａが両ボス部５０ａ，５０ｂ
内に挿通係止されている一方、他端部４８ｂ，４９ｂが
各揺動カム４６、４７の先端側カムノーズ部の中央位置
に挿通係止されている。したがって、各揺動カム４６、
４７は、該各捩りコイルばね４８、４９のばね力によっ
て各カム面５２、５３が対応する各フォロア面４５ａ，
４５ｂに弾接するように付勢されている。

【００４２】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４０から通電信号が
出力せず、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
点での各揺動カム４６、４７は、捩りコイルばね４８、
４９のばね力で両カム面５２，５３が各フォロア面４５
ａ，４５ｂに弾接している。

【００４３】機関が始動されて、電子制御ユニット４０
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５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
ね力によって下降する。このため、フォロア部材４５も
ガイドロッド３８を介して下降して下端部３８ｂでステ
ムエンド２３ｄを下方へ押圧する。これによって、吸気
弁２３は、閉弁側スプリング２８のばね力に抗して下降
ストローク、つまり開弁方向へストロークする。

【００４４】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、アーマチュア３０は、図
６に示すように電磁石３１の吸引力と閉弁側スプリング
２８とのばね力によって開弁側スプリング３３のばね力
に抗してフォロア部材４５を上昇させる。これによって
吸気弁２３は、閉弁側スプリング２８のばね力によって
上昇して傘部２３ｄがバルブシート２２ａに着座して閉
弁する。

【００４５】そして、この吸気弁２３の開閉時における
第１、第２揺動カム４６、４７は、前記フォロア部材４
５の上昇あるいは下降に伴って捩りコイルばね４８、４
９のばね力に抗して各カム面５２，５３が各フォロア面
４５ａ，４５ｂに転接しつつカム支軸５１を中心に時計
方向あるいは反時計方向へ回動するため、図７に示すよ
うに吸気弁２３の開閉作動の終端域（破線丸域）で効果
的な緩衝制動作用が得られる。

【００４６】すなわち、吸気弁２３の閉作動時には、電
磁吸引力と閉弁側スプリング２８のばね力とによってバ
ルブステム２３ｂが上昇するに連れて第２揺動カム４７
との当接点Ｐは、図５及び図６に示すように第２ランプ
部５３ｄから基円部５３ａ側に転移する。このため、図
７に示すように、捩りコイルばね４９が、揺動カム４７
とフォロア面４５ｂを介してフォロア部材４５を押し下
げようとする力が増大する。この押し下げ力がアーマチ
ュア３０と吸気弁２３の閉ストロークの終端域で制動力
となり、アーマチュア３０と吸気弁２３を緩やかに減速
し、やがて基円部５３ａにフォロア面４５ｂが当たって
停止する。したがって、アーマチュア３０と吸気弁２３
は閉ストロークの終端域で効果的に制動される。

【００４７】そして、かかる特異な作用は開弁時にも生
じる。したがって、基本的に揺動カム４６の第３ランプ
部５２ｄから基円部５２ａで機械的にアーマチュア３０
の急激な動きを抑制することが可能になり、この結果、
吸気弁２３は、開ストロークの終端域でなだらかな作動
特性が得られる。要するに、各揺動カム４６、４７が開
閉側スプリング３３，２８と各電磁石３１，３２の吸引
力によって揺動し、回転モーメントが作用することによ
って制動力が大きくなり、緩衝作用が得られるのであ
る。

【００４８】しかも、前述のように両スプリング２８，
３３及び各捩りコイルばね４８、４９のアーマチュア３
０に作用するばね合力は、図７Ｂに示すようにアーマチ
ュア３０の上限，下限付近からそれぞれ急激に増大する
特性となり、この増大特性がそれぞれ吸気弁２３の開時
及び閉時の終端域の制動力として有効に作用する。

【００４９】したがって、吸気弁２３は、図７Ａ（特に
丸破線）に示すように開閉作動時に安定した緩衝作用が
得られる。この結果、傘部２３ａとバルブシート２２ａ
及びアーマチュア３０と開弁電磁石３２との激しい衝突
が回避され、打音や摩耗あるいは破損等の発生が防止さ
れる。

【００５０】さらに、本実施形態では、図５，図６に示
すようにアーマチュア３０の最大上昇，下降時におい
て、各揺動カム４６、４７によってアーマチュア３０の
上下面と各電磁石３１，３２の対向面とに間に積極的な
微小隙間Ｇｏ，Ｇｃを形成したため、アーマチュア３０
と各電磁石３１，３２との衝突を一層確実に回避するこ
とができる。

【００５１】また、本実施形態では、電磁駆動機構２４
と吸気弁２３とは別体に設けられ、フォロア部材４５が
吸気弁２３を押し下げていない時（閉弁時）、すなわち
ガイドロッド下端部３８ｂとステムエンド２３ｄの当接
点に極微小な隙間を有する状態では、吸気弁２３は閉弁
用スプリング２８のばね力によって安定かつ確実に閉弁
方向に付勢することができるため、常に傘部２３ａとバ
ルブシート２２ａとの確実な密着性が得られる。

【００５２】さらに、吸気弁２３や閉弁側スプリング２
８の配置構成は、従来から採用されているカムシャフト
式の動弁構造と同じであるから、これらのシリンダヘッ
ド２１への組み付けが容易になると共に、電磁駆動機構
２４と制動機構２５がケーシング２９内に一体的に取り
付けられ、これらを予めユニット化した上で、シリンダ
ヘッド２１上に組み付けることができるため、従来のよ
うにシリンダヘッド上での細かな組み付け作業が不要と
なり、装置全体の機関への搭載性（組付作業性）が良好
になる。

【００５３】また、この実施形態にあっては、２つの揺
動カム４６、４７を設けて、各カム面５２、５３が捩り
コイルばね４８、４９のばね力によって各フォロア面４
５ａ，４５ｂに常時弾接させるようにしたため、該各カ
ム面５２、５３と各フォロア面４５ａ，４５ｂ間の隙間
管理が不要になる。この結果、該各摺動面の高い加工精
度が要求されないので、加工作業が容易になり、加工コ
ストの高騰を抑制できる。

【００５４】また、２つの揺動カム４６、４７のカムプ
ロフィールを個々に設定することができるため、アーマ
チュア３０の上昇時と下降時にそれぞれ最適な制動特性
を得ることができる。

【００５５】さらに、前記各カム面５２、５３と各フォ
ロア面４５ａ，４５ｂとの間に、経時的に摩耗が発生し
ても、両者は常時弾接されているため、前記優れた制動
機能が損なわれることはない。

【００５６】また、前記カム支軸５１は、その軸線Ｑが
前記ガイドロッド３８の軸線Ｘ及びバルブステム２３ｂ
の軸線Ｙと交差する位置に配置されているため、揺動カ
ム４６、４７の摺動時におけるガイドロッド３８の倒れ
が防止される。

【００５７】すなわち、前述した吸気弁２３の例えば閉
ストローク時の終端域において第１カム面５３に大きな
荷重が作用するが、この作用点は、揺動カム４６の揺動
に伴い第２ランプ部５３ｂから移動して第２基円部５３
ａに達した点であり、軸線Ｑの真下に位置する。そし
て、この作用点が、ガイドロッド３８の軸線Ｘから外れ
た場合、あるいはバルブステム２３ｂの軸線Ｙから外れ
た場合のいずれにおいても、フォロア部材４５にモーメ
ントが発生してガイドロッド３８が倒れるため、該ガイ
ドロッド３８が筒状ガイド３９の内周面に片当たりして
両者間に大きなフリクションや摩耗が発生するおそれが
ある。

【００５８】しかし、本実施形態では、軸線Ｑが、軸線
Ｘ及び軸線Ｙと交差するように配置されていることか
ら、ガイドロッド３８の倒れ現象が回避されるため、前
述した大きなフリクションや摩耗の発生が防止される。

【００５９】また、かかる倒れを防止効果は、軸線Ｑ
が、軸線Ｘあるいは軸線Ｙのいずれか一方に交差するよ
うに配置されれば有効に発揮される。

【００６０】なお、本発明では、軸線Ｑを軸線Ｘあるい
は軸線Ｙに対して、例えば、図１に示す配置で若干左方
向にずらせてフォロア部材４５を、軸線Ｘを中心として
ほぼ対称形状に形成することも可能である。この場合、
ガイドロッド３８の倒れが若干生じるものの、該フォロ
ア部材３８のコンパクト化が図れると共に、フォロア部
材３８の組み付け時に横方向の向きを特定する必要がな
くなるため、組付性が良好になる。

【００６１】図８及び図９は本発明の第２の実施形態を
示し、制動機構２５の両揺動カム４６、４７を各フォロ
ア面４５ａ，４５ｂ方向へ付勢する付勢部材を１つの捩
りコイルばね５４によって構成したものである。

【００６２】すなわち、捩りコイルばね５４は、両揺動
カム４６、４７の間に配置されて、螺旋状の中央部５４
ａがカム支軸５１の外側に配置されていると共に、一端
部５４ｂが第１揺動カム４６の係止孔４６ａに横方向か
ら係止されている一方、他端部５４ｃが第２揺動カム４
７の同じく係止孔４７ａに横方向から係止されている。
これによって、両揺動カム４６、４７を互いに上下反対
方向に付勢して、各カム面５２，５３を各フォロア面４
５ａ，４５ｂに弾接させるようになっている。

【００６３】このように、付勢部材を１つの捩りコイル
ばね５４で構成したため、第１実施形態のように２つ設
ける場合に比較して、省設置スペース化が図れると共
に、製造作業能率の向上とコストの低廉化が図れる。

【００６４】図１０及び図１１は本発明の第３の実施形
態を示し、開弁用、閉弁用スプリング２８、３３を廃止
すると共に、フォロア部材４５の下端突起部４５ｃがバ
ルブステム２３ｂのステムエンド２３ｃに連結されてい
る。すなわち、前記突起部４５ｃは、図１１に示すよう
に横方向溝６０ａを有するフック部６０になっている一
方、ステムエンド２３ｃは、縦方向から切欠された切割
溝６１ａを有する二股部６１間にピン６２が挿通されて
おり、前記フック部６０を、横方向溝６０ａを介して切
割溝６１ａの横方向からピン６２に係止させて連結する
ようになっている。また、前記各捩りコイルばね４８、
４９は、その軸径が第１、第２実施形態のものよりも大
きく形成されてばね力が同じく大きく設定されており、
この大きなばね力によって各揺動カム４６、４７を介し
て吸気弁２３を開弁用、閉弁用スプリング２８、３３と
同じくストローク中央位置に保持するようになってい
る。

【００６５】したがって、この実施形態によれば、前記
開弁用及び閉弁用のスプリング２８、３３が不要になる
ため、構造が簡素化されると共に、部品点数の削減によ
り製造作業能率の向上とコストの低廉化が図れる。

【００６６】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。

【００６７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係る吸排気弁の電磁駆動装置によれば、特に揺動カムに
よって吸排気弁の開閉終端域における急激な開閉作動を
十分に制動できるため、傘部とバルブシート、並びにア
ーマチュアと開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。

【００６８】さらに、吸排気弁やバルブリテーナ等を電
磁駆動機構とは別体とし、かつ電磁駆動機構と制動機構
とをケーシング内に一体に収納してユニット化できるた
め、装置のシリンダヘッドへの組み付け作業性が向上
し、搭載性が良好になる。

【００６９】しかも、この発明によれば、２つの揺動カ
ムを設けて、互いのカム面が付勢部材の付勢力によって
各フォロア面に常時弾接させるようにしたため、該各カ
ム面と各フォロア面との間の隙間管理が不要になる。こ
の結果、該各摺動面の高い加工精度が要求されないの
で、加工作業が容易になり、加工コストの高騰を抑制で
きる。

【００７０】さらに、前記各カム面と各フォロア面との
間に、経時的に摩耗が発生しても、両者は常時弾接され
ているため、前記優れた制動機能が損なわれることはな
い。

【００７１】請求項２記載の発明によれば、アーマチュ
アとフォロア部材とを連結しかつ該フォロア部材内に２
つの揺動カムを収容配置したため、制動機構全体のコン
パクト化が図れると共に、アーマチュアのストロークの
位置精度が出し易くなる。

【００７２】請求項３記載の発明によれば、アーマチュ
アの最大上昇、下降時において、各揺動カムによりアー
マチュアの上下面と各電磁石との対向面との間に、積極
的に微小隙間を形成したため、アーマチュアと各電磁石
との衝突を一層確実に回避することができる。

【００７３】請求項４記載の発明によれば、１つの捩り
コイルばねとして部品点数を少なくしたことにより、省
設置スペース化が図れ、装置を小型化できると共に、製
造作業能率の向上とコストの低廉化が図れる。

【００７４】請求項５記載の発明によれば、２つの揺動
カムをカム支軸に同軸上に設けたため、別個の支軸にそ
れぞれ設けた場合に比較して制動機構全体のコンパクト
化が図れると共に、各揺動カムとアーマチュアとの相対
的な位置決めが容易になるので、該アーマチュアのスト
ローク位置精度が向上する。

【００７５】請求項６記載の発明によれば、カム支軸を
その軸線をガイドロッドなどとの軸線と交差する位置に
配置したため、吸排気弁の開閉ストローク時におけるガ
イドロッド等の倒れが防止される。この結果、大きなフ
リクションや摩耗の発生が効果的に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す縦断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】Ａは本実施形態に供される第１揺動カムを示す
拡大図、Ｂは同第２揺動カムを示す拡大図。

【図４】アーマチュアの上下ストロークに対する揺動カ
ムの回転角を示す特性図

【図５】開弁時の作用を示す縦断面図。

【図６】閉弁時の作用を示す縦断面図。

【図７】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。

【図８】第２の実施形態を示す要部断面図。

【図９】本実施形態の要部分解斜視図。

【図１０】本発明の第３実施形態を示す縦断面図。

【図１１】本実施形態の要部分解斜視図。

【図１２】従来の装置を示す縦断面図

【図１３】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…制動機構 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 ４５…フォロア部材 ４６、４７…第１、第２揺動カム ５２…第１カム面 ５３…第２カム面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 吉彦 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 (72)発明者 日比 勉 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 Ｆターム(参考） 3H063 AA01 BB45 DB13 GG19 3H106 DA07 DA25 DB02 DB12 DB26 DB32 DC02 DC17 DD05 DD14 EE20 GC10 KK17

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関の吸排気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吸排気弁を開作動及
   び閉作動させる開弁用，閉弁用の電磁石とを備えた吸排
   気弁の電磁駆動装置において、 前記アーマチュアの往復動に連動しかつ一対のフォロア
   面を有するフォロア部材と、アーマチュアの上下動に伴
   いフォロア部材の各フォロア面に転接して吸排気弁の開
   閉作動の終端域における開閉速度を制動するカム面をそ
   れぞれ有する一対の揺動カムと、該各揺動カムを、それ
   ぞれ対応する前記各フォロア面方向に付勢する付勢部材
   とを備えた制動機構を設けたことを特徴とする吸排気弁
   の電磁駆動装置。
2. 【請求項２】 前記アーマチュアのほぼ中央位置に、矩
   形枠状に形成された前記フォロア部材を連結すると共
   に、該フォロア部材の上下端壁の対向する内面をそれぞ
   れフォロア面に形成し、かつ該フォロア部材の内部に、
   それぞれのカム面が前記各フォロア面に転接する前記２
   つの揺動カムを収容したことを特徴とする請求項１記載
   の吸排気弁の電磁駆動装置。
3. 【請求項３】 前記各カム面のベース部と各フォロア面
   との当接位置で、前記アーマチュアの上下面と対向する
   前記各電磁石との間に微小隙間を形成するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の吸排気弁の電
   磁駆動装置。
4. 【請求項４】 前記付勢部材を両揺動カムの間に設けら
   れた１つの捩りコイルばねによって構成したことを特徴
   とする請求項１〜３のいずれかに記載の吸排気弁の電磁
   駆動装置。
5. 【請求項５】 前記一対の揺動カムを、一本のカム支軸
   に同軸上に支持したことを特徴とする請求項１〜４のい
   ずれかに記載の吸排気弁の電磁駆動装置。
6. 【請求項６】 前記アーマチュアとフォロア部材の上端
   部とをガイドロッドを介して連結すると共に、前記フォ
   ロア部材の下端部に吸排気弁のバルブステム上端部を連
   繋し、かつ前記カム支軸の軸心を、前記ガイドロッドの
   軸線上とバルブステムの軸線上の少なくともいずれか一
   方に交差する位置に配置したことを特徴とする請求項５
   に記載の吸排気弁の電磁駆動装置。