JPH0567044B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は切換要素の電磁制御装置に関し、特に
内燃機関におけるガス交換弁としての電磁弁（切
換要素）の制御装置に関する。

従来の技術 西ドイツ公開特許出願第3024109号公報から、
対向する２つの切換位置間で移動可能な切換要素
と、この切換要素をばね系の付勢力に抗して両切
換位置に交互に保持すべく励起される２個の切換
用電磁石と、切換要素に追随して移動する案内軸
と、ばね系の平衡点を両切換位置間の中心位置及
び中心外位置の間で移動させるべく一方の切換用
電磁石と隣接して一体に構成された調整磁石とを
備えた電磁制御装置が公知となつている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記従来の構成では、調整磁石
からの磁気の影響によりこれに隣接して一体化さ
れた切換用電磁石（ガス交換弁の制御において
は、その閉鎖位置を決定する電磁石）が制御でき
なくなるという問題があつた。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記従来の問題点を解決するため
に、対向する２つの切換位置間で移動可能な切換
要素２０，２４と、この切換要素２０，２４をば
ね系３２，３４，４２，４４の付勢力に抗して両
切換位置に交互に保持すべく励起される２個の切
換用電磁石６２，６４，６６，６８と、切換要素
２０，２４に追随して移動する案内軸３８と、ば
ね系３２，３４，４２，４４の平衡点を両切換位
置間の中心位置及び中心外位置の間で移動させる
べく一方の切換用電磁石６２，６４と一体に構成
された調整磁石５８，６０とを備えた電磁制御装
置において、前記一方の切換用電磁石の磁心６４
と調整磁石の磁心５８とが磁気抵抗部７２を介し
て相互に磁気的に分離されていることを特徴とす
る切換要素の電磁制御装置を提供する。

作 用 以上の構成によれば隣接する切換用磁石の磁心
と調整磁石の磁心の間で、磁気抵抗部が一方の磁
心から他方への磁束流を遮蔽する。この磁気抵抗
部は空〓であつてもよいが、必ずしもその必要は
なく、反磁性または常磁性の材料が入れられた間
〓で構成してよい。いずれにせよ、磁力線は強磁
性材料により調整磁石の磁心から切換用磁石の磁
心へと継続しないようにする。これにより調整磁
石のコイルによつて誘起された磁界が隣接する切
換用電磁石の中まで働かず、またそこで該電磁石
のコイルによる磁界との望ましくない重複に到ら
ないようにすることができる。切換用電磁石の切
換時間が極めて短い場合には、特に調整磁石から
の磁束の作用により不利な影響を受けることが特
に問題となる。望ましいのは異なる磁心材料によ
つて相互の影響を妨げることである。この場合磁
心材料はそれぞれの磁石に要求される特性に合わ
せることができる。調整磁石が一定した磁界を保
つのに対して、切換用電磁石は常に励磁と消磁と
を繰り返さなければならない。従つて調整磁石の
場合の動的渦電流損失は問題がなく、従つてたと
えば変圧器板から構成することができる。しか
し、切換用電磁石は変圧器板の使用には適してお
らず、これは切換要素の保持位置が切換えられる
時、磁界が極めて迅速に解消しなければならない
ためである。従つて渦電流の少ない磁心材料、た
とえば焼結材が望ましい。

ただし構造上の理由から、より容易に遮断でき
るために、異なる両磁石を一つのユニツトとして
扱うことが望ましい。異なる両材料を組み合わせ
る場合の一つの可能性は電子ビーム溶接である。
この場合局部的な加熱が生じないため、磁心材料
の材料特性は不利な影響を受けない。

実施例 以下、添付図面に基づき本発明の実施例を説明
する。

第１図において、参照番号１０は内燃機関のシ
リンダヘツドを表している。シリンダ室１６に
は、吸気弁１８で選択的に開閉できる吸気ポート
１２が設けられており、さらに、シリンダ室１６
には排気弁２０で選択的に開閉できる排気ポート
１４が設けられている。弁１８，２０は電磁作動
する制御装置により制御され、この制御装置はケ
ーシング２２の中に収容されている。ケーシング
２２の中に収容されたユニツトは吸気弁および排
気弁について同一であるのが望ましく、これによ
り部品の種類を低減できる。しかし吸気弁も排気
弁も特別な条件にて設計することは可能であり、
従つて第１図では排気弁２０のバルブヘツドが吸
気弁１８のバルブヘツドより大きいことが識別で
きる。

吸気弁と排気弁のための制御装置は基本的構造
において差がないため、以下排気弁についてのみ
述べる。排気弁２０のバルブヘツドからはバルブ
ステム２４が上方に延びており、シリンダヘツド
１０に取付けられた弁スリーブ２６の中を摺動す
る。バルブステム２４の上端は参照番号２８で示
されており、これに後述する当接部材４０が接触
する。バルブステム２４の上端部にはばね座とし
てのリング３０が固定されており、これに大きい
コイルばね３２と小さいコイルばね３４とから構
成されているばね系の上端が接合される。両コイ
ルばね３２，３４は互いに同心状に配置されてお
り、ばね系の下端はシリンダヘツドにおいてリン
グ３０に対向して設けたばね座３６に位置してい
る。バルブステム２４は弁スリーブ２６の中でば
ね系３２，３４の力に抗して下方移動することが
でき、排気弁２０のバルブヘツドはこの際にその
座から離れて排気ポート１４を開放する。バルブ
ステム２４の軸方向延長線上には案内軸３８が設
けられており、この案内軸は、前述したように、
その下端にバルブステム２４との接触のため当接
部材４０を備えている。当接部材４０の領域にお
いて案内軸３８にリング状のアマチヤー４６が接
続し、これは強磁性材料からなつている。アマチ
ヤー４６はばね座としても機能しており、大きな
コイルばね４２と小さなコイルばね４４からなる
ばね系の下端が密接しており、これらのコイルば
ね４２，４４も相互にかつ案内軸３８に対し同心
状に配置されている。このばね系４２，４４の上
端はばね座としてのリング状フランジ４８によつ
て受けられているが、これについては後述する。

横断面がＵ字形の磁心６８がリング状に配置さ
れており、リングの軸心はバルブステム２４の軸
心と一致している。磁心６８の内部にはコイル６
６が設けられており、断面Ｕ字形の磁心６８はア
マチヤー４６の方向に開口している。

同様に案内軸３８は磁心６８と類似の構成の磁
心６４に囲まれており、その内部にはコイル６２
が設けられている。アマチヤー４６はコイル６
２，６６を切換励起する度に磁心６４との接触位
置から磁心６８との接触位置へ移動し、また戻
る。

さらに上方には磁心５８とコイル６０からなる
調整磁石が設けられている。コイル６０の励起時
には調整部材５４と連結している強磁性要素５６
が吸引される。調整磁石のコイル６０の励起によ
り調整部材５４に作用する運動は、カバー５２を
貫通するロツド５０を通じて、ばね系４２，４４
のばね座となるフランジ４８へと伝達され、この
結果両ばね系３２，３４，４２，４４間の平衡点
が変位する。

制御装置のスタートのために調整磁石のコイル
６０が励起され、磁心５８を遠る磁束が生じて、
強磁性要素５６が吸引される。この調整磁石５
８，６０の目的は、強磁性要素５６を吸引しこれ
により両ばね系３２，３４，４２，４４間の平衡
点を調整することのみにある。

切換用（弁開閉用）磁石のコイル６２，６６は
調整磁石のコイル６０と無関係であり、従つてコ
イル６２，６６によつて誘導された磁界は磁心６
４，６８のみに働く。

弁開閉が高速で行なわれる場合には、コイル６
２の磁界が迅速に低下できることが重要となる。
コイル６０を励起した際に磁心５８を通して磁心
６４に作用する磁界は、この迅速な低下時間に不
利である。このため磁心５８と磁心６４の間に間
〓７２を設け、相互の磁的影響を抑制して、両磁
心の間の遮蔽を生じさせる。間〓７２は空〓であ
つてよいが、強磁性でない材料で充填してもよ
く、重要なのは磁力線が磁心５８から直ちに磁心
６４に侵入しないことである。

しかし一層容易な組立の可能性という理由か
ら、両磁心５８，６４をたとえば電子ビーム溶接
個所７４を通じて互いに結合することもできる。
しかしながら、接着等のその他の結合技術も可能
である。

磁心５８用の材料は、磁心６４用の材料と異な
つていてよい。調整磁石のコイル６０は運転の最
初では両ばね系３２，３４，４２，４４間の平衡
点を移動させ、以後この平衡点をこの位置に保持
する必要があるため、全運転の間励起されたまま
である。従つて、この調整磁石５８，６０にとつ
て弁開閉の動的運動過程は問題ではなく、重要な
のは高い磁界を発生させるコイル６０と磁石の高
い力の発揮を確保する磁心５８のための要件を満
たすことである。

これとは反対に、切換用（弁開閉用）磁石にお
けるコイル６２の磁心６４のための材料への必要
条件は異なつた判定をしなければならない。この
場合は極めて短い弁開閉時間、特に弁閉鎖までの
時間が要求されるため、弁開閉の動的過程が著し
く重要となる。従つて弁開閉時間を延長する渦電
流は出来るだけ少なくしなければならず、磁心用
の材料は従つて、渦電流が抑圧されるように選択
しなければならない。これはたとえば別の間〓を
用いた適切な形態によつて達成することができ、
焼結材製の磁心も適していることが明らかとなつ
た。

第２図は第２の実施例を示し、第１図による実
施例とは、主として調整磁石の設計構成と、強磁
性要素５６の運動をばね系４２，４４を支持する
フランジ４８へ伝達するための構成で異なつてい
る。図を分かり易くするため装置の一部、すなわ
ち操作される排気弁２０とこの弁に所属するばね
系とが省略されている。このため断面図では磁気
間〓７２と磁心６４と磁心５８の間の結合部７４
を一層良く識別することができる。本実施例にお
いて、フランジ４８はスリーブ状の調整部材５４
と一体的に設けられ、調整部材５４は磁心５８の
中央を摺動自在に貫通して、強磁性要素５６に接
続されている。また、調整部材５４内では、案内
軸３８が摺動案内されている。

発明の効果 以上述べたごとく、本発明の切換要素（ガス交
換弁）の電磁制御装置においては、磁気抵抗部に
より調整磁石からの磁界が隣接する切換用電磁石
に影響を与えるのを防止し、切換用電磁石による
切換要素の所望の切換制御が常に確保できること
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す部分断面
図、第２図は本発明の第２の実施例における要部
を示す断面図である。 ２０……排気弁（切換要素）、２４……バルブ
ステム、３２，３４，４２，４４……コイルば
ね、３８……案内軸、４６……アマチヤー、４８
……フランジ（支持部）、５６……強磁性要素、
５８……調整磁石の磁心、６０……調整磁石のコ
イル、６２，６６……開閉用（切換用）磁石のコ
イル、６４，６８……開閉用（切換用）磁石の磁
心、７２……間〓（磁気抵抗部）、７４……電子
ビーム溶接箇所。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対向する２つの切換位置間で移動可能な切換
   要素２０，２４と、この切換要素２０，２４をば
   ね系３２，３４，４２，４４の付勢力に抗して両
   切換位置に交互に保持すべく励起される２個の切
   換用電磁石６２，６４，６６，６８と、切換要素
   ２０，２４に追随して移動する案内軸３８と、ば
   ね系３２，３４，４２，４４の平衡点を両切換位
   置間の中心位置及び中心外位置の間で移動させる
   べく一方の切換用電磁石６２，６４と一体に構成
   された調整磁石５８，６０とを備えた電磁制御装
   置において、前記一方の切換用電磁石の磁心６４
   と調整磁石の磁心５８とが磁気抵抗部７２を介し
   て相互に磁気的に分離されていることを特徴とす
   る切換要素の電磁制御装置。 ２ 調節磁石の磁心５８と切換用磁石の磁心６
   ４，６８の材料が異なることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の電磁制御装置。 ３ 切換用磁石の磁心６４，６８の材料が焼結材
   からなつていることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項に記載の電磁制御装置。 ４ 前記一方の切換用磁石の磁心６４が調整磁石
   の磁心５８と電子ビーム溶接により結合されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
   第３項のいずれかに記載の電磁制御装置。 ５ 調整磁石の磁心５８の材料が焼結材からなつ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第４項のいずれかに記載の電磁制御装置。 ６ 磁気抵抗部７２が調整磁石の磁心５８と前記
   一方の切換用電磁石の磁心６４の間の空〓及び／
   又は常磁性材が充填された間〓として形成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第５項のいずれかに記載の電磁制御装置。