JPS61237810A - 電磁作動式制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は’Ｉ［磁作創式制御装置に関し、特に、内燃機
関の往復動作する制御対象、たとえば弁ｌｒ、１１！。

磁的に作動させる電磁作動式制御装置に関する。

従来の技術 この種の制御装置は、ドイツ連邦共和国出願公開ＤＥ−
ＯＳ　３０２４１０９号から公知である。これに記載さ
ｎた装置は、内燃機関の制御装置に関し、たとえば開位
置と閉位置でそれぞれ磁力によシ保持さｎ、マグネット
がばね系に対抗して作用する内燃機関のためのガス交換
弁に関するものである。

対向する２個のマグネットが、それぞれガス交換弁をあ
る切換位置に保持し、マグネットの励起がない場合は、
ガス交換弁に取付けられたアーマチニアは、マグネット
の間の中心部分に位置する。

しかし、上記のものでは、スイッチが入る際に、制御対
象を絶対確実にばね力に抗して両切換位置の一方へもた
らすには、マグネットの力が充分ではない。

ドイツ連邦共和国出願公開ＤＥ−Ｏ５３０２４１０９号
では、このため、両切換位置を決定する両開閉マグネッ
トに加えて、その突流例に示されるように、の調節マグ
ネットが励起されない場合は、開閉要素のアーマチュア
は、両マグネットの間の中心位置には存在せず、閉位置
を決定するマグネットに密接している。調節マグネット
の励起により、ばね系の一端部位置を決定する可動部材
が吸引され、こｎによりばね系の一端部位置とこれに伴
ったばね系の平衡位置も移動する。調節マグネットの励
起によるこの新しい平衡位置は、開閉要素のアーマチュ
アが両切換マグネットの間あるように！択ハ される。

ドイツ連邦共和国出願公開ＤＥ　−Ｏ５３０２４１０９
号に記載された装置の運転においては、アーマチュアが
密接している一方の開閉マグネツ）１励起した後、開閉
要素の平衡位置を決定するばね系の一端部？移動するた
めに調節マグネットが励起されるため、アーマチュアは
、調節マグネットの励起により、一方の開閉マグネット
との接触状態から、両開閉マグネットの間の中央位置へ
と変位される。

発明が解決しようとする問題点 上記従来のものでは、短時間のうちに制御できるように
ばね系は比較的固く構成されているため、ばね系に抗す
るために比較的大きい力が必要であり、このため調節マ
グネットが大きなものになるという問題点がめる。

本発明は、その寸法を比較的小さくし得る制御装置を提
供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため本発明は、内燃機関の往復動
作する制御対象、特に往復動作する弁を電磁的に作動さ
せる制御装置が、ばね系と一対の′Ｆｔｍマグネットと
？備え、これらはね系と一対の電磁マグネットとにより
前記制御対象が相対向した切換位置間を移動可能とされ
、前記ばね系の平衡位置が両切換位置どうしの間に存在
するよう構成され、前記平衡位置を変位させる調節装置
を備え、前記平衡位置が、前記調節装置による変位を受
けないときに前記両切換位置以外の位置に設定された構
成としたものである。

作用 すなわち本発明によれば、調節装置の調節マグネットが
励起さｎない状態での平衡位置は両切換位置とは一致し
ない。すなわち調節マグネットが励起されない状態での
平衡位置においては、制御対象はその閉位置にはない。

こ扛により、調節マグネットによる制御対象の移動スト
ロークは、調節マグネットを閉位置から中央位置まで移
動させなければならない場合よυ短くされる。したがっ
て調節マグネットにはそれほど大きい行程は必要とされ
ないため、小形の・ものとすることができる。

本発明による装置を運転する際には、まず開閉装置とし
ての電磁マグネットが励起され、これが制御対象を一方
の切換位置、特に閉位置の方へ移動させる。これによシ
制御対象は指定された位置に移動し、こｎＫ続く調節装
置のマグネットの励起によ）、ばね系の平衡位置の点は
、中心外の位置から、両開閉マグネットの間の中心位置
へと移動さｎる。この結果両電磁マグネットの間で制御
対象を対称運動させることができる。

本発明によれば、ドイツ連邦共和国出御公開ＤＥ−Ｏ５
３０２４１０９号に：示されたものとは異なり、シリン
ダのガス交換弁がかなシの時間開放されていてｊも、内
燃機関に不利な影響は及ぼさない。

望ましい実施態様は特許請求の範囲＠２項および第３項
に記載の通りである。特許請求の範囲第２項は、静止状
態においてガス交換弁が開いたままであることを述べて
いる。シリンダ内部に作らｎる潤滑膜のため、内燃機関
のシリンダ内室は、かなシの期間ガス交換弁？開いたま
までも損傷されない。特許請求の範囲第３項は、幅部装
置のマグネットが励起されていないときのガス交換弁の
平衡位置の場所についての好ましい実施例を述べている
。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面ε用いて説明する。

第１図は内燃機関のエンジンの部分図であり、参照番号
αｑはシリンダヘッドを表している。シリンダ室叫には
排気ボート（６）が連通しておシ、この排気ボート（６
）は排気弁（至）により選択的に閉鎖することができる
。また、シリンダ室Ｈには吸気ボートα夷が連通してお
り、この吸気ボートＱ４１は吸気弁■により選択的に閉
鎖することができる。弁α均翰はケーシング（４）の中
に収容された電磁作動の制御装置によって制御さｎる。

ゲージング−の中に収容されたユニットは吸気弁および
排気弁について同一でるることが望ましく、これにより
部品の種類を少なくすることができる。しかし吸気弁■
も排気弁（至）も特殊な条件を予期して設計することが
可能であり、第１図では従って吸気弁四のバルプヘッド
カ排気弁（至）のパルプヘッドよυ大きいことが職別で
きる。吸気弁（４）と排気弁（至）の間の基本的な構造
には相逮がないため、以下吸気弁（ホ）のみについて述
べる。

吸気弁四のパルプヘッドからパルプステム（至）がシリ
ンダヘッド叫の上方に突出しておυ、このパルプステム
（財）は、シリンダヘッド凹円においてスリーブ（至）
に案内されて摺動している。パルプステム（ハ）の先端
は参照番号（ハ）で示されており、これは後述するサポ
ート（ト）が打ちろたるようにされている。

吸気弁（１）のパルプヘッドとは反対側に位置するパル
プステム■の先端の周囲にはリテーナ■が取り付けられ
ており、大きなコイルばね□□□と小さなコイルはね−
から構成されるばね系の支持部の役割を果たしている。

両コイ・ルばね一図は互いに同心状に配置さｎており、
その底部（至）はシリンダヘッドＣＩＯのはね座にて支
持されている。パルプステム（ハ）Ｕすべ９軸受として
のスリーブ（ホ）の中でばね＠例の力に抗して移動する
ことができ、これによりパルプヘッドは弁座から浮き上
がって吸気ボートα４を開く。

パルプステム（ハ）の軸方向延長線上には制御装置の案
内軸□が設けられておシ、この案内軸（７）はその先端
にパルプステム（ホ）との接触のためサポートｍ１ｆｔ
：備えている。このサポート−の位置における制御装置
の軸端には、強磁性材料からなるリング状のアーマチュ
アに）が接続している。このアーマチュア−には大きい
コイルばね（転）と小さいコイルばね−からなるばね系
の一端が密接し、これらばね鴎に）は、互いに同心状に
、また制御装置の軸■とも同心状に配置されている。こ
れらばね４４（ロ）の上端は７ランジ四によって支持さ
れているが、この詳ＭＫついては後述する。

断面がＵ字形である磁心（６８）はリング状に配置され
、このリングの軸はパフレグステム脅の軸と一致するよ
うにされている。磁心（６８）のＵ字形断面の内部には
コイ／ｌ／　（６６）が設けられており、かつＵ字形の
磁心（６８）はアーマチュア−の方向に開いている。

同様に、制御装置の軸（７）は、内部にコイＡ／　（６
２）を有した上記と同様の構成の磁心（６４）により囲
まれている。アーマチュア−は、コイＡ／　（６２）ま
たは（６６）への通電に応じて、選択的に励磁された磁
心（６４）との接触状態から磁心（６８）との接触状態
へと移動しあるいは復帰する。

さらに、磁心（５８）とコイｗ　（６０）からなる引張
装置としての調節マグネットが設けられている。コイル
（６０）の励起の際に部材（ロ）と連結している強磁性
部材（５６）が吸引される。調節マグネットのコイル（
６０）の励起により部材−に働くこの運動は、スリーブ
１５２の中に配置されている軸Ｗｔ介して、７ランジー
によ、り形成されるはね（６）−の支持部に伝達される
。すなわち、調節マグネットのコイル（６０）の励起に
より、ばね（６）および鵠の上端位置が移動する。

上記構成の制御装置の作用は次の通電である。

まず全システムが無電流であり、静止状典にある場合を
考える。このときコイ１ｖ（６２）（６６）Ｕ励起され
ておらず、コイ／ｌ／（６０）にも電流は通されない。

このため、部材−は軸輪に力を及ぼさない位置にあシ、
ばねり−は完全に緩んでお夛、この状態におけるばね（
転）−の長さは、アーマチュア■が磁心（６４）および
（６８）間の中心位置にこないような寸法設計になって
いる。すなわち磁心（６４）とアーマチュア−の間隔が
、アーマチュア■と磁心（６８）との間隔よシ小さくな
るようにされている。磁心（６４）と磁心（６８）との
間におけるアーマチュア−のストロークが約７ｆｉの場
合であれば、この位置で磁心（６４）とアーマチュア−
との間隔は約２ｍとなる。

ガス交替弁としての吸気弁−の閉動位置は、主としてア
ーマチュア−が磁心（６４）によって吸引される場合に
初めて決定される。ここでは、弁（ホ）のオーバースト
ロークは考慮しないため、ガス交替弁としての吸気弁−
は前述の緩んだ位置ではやや開いている。

エンジンのスイッチが入ると、まずコイｖ　（６２）が
、次いでコイ１ｖ（６０）が励起される。コイｐｖ　（
６２）はコイル（６０）より速い動作特性に設計さｎて
いるため、両コイＡ／（６２）（６０）とも同時に励起
することができる。コイＩｖ（６２）を流れる電流は、
アーマチュア■に吸引力が働くように作用する。アーマ
チュア（ト）は磁心（６４）から約２ｆｉ離れているた
め、この吸引力に比べ、ばね（６）（財）によりアーマ
チュア−に働くマグネッ）　（６４）の吸引力への抗力
は、それほど強くない。

コイ／Ｉ’　（６０）を流れる電流によって、調節マグ
ネットの磁心（５８）は強磁性部材（５６）を励起して
吸引し、この強磁性部材（５６）は、部材（財）と軸…
とを介して、弁ｇＪを開動させる方向の運動を、ばね鰺
（財）の上端へと伝達する。これにょシ、ばね系の平衡
点も弁（ホ）の開動位置方向に移動し、その際にばね系
の平衡点は、アーマチュア■が磁心（６４）の端面から
磁心（６８）の端面に達するまでのストロークの半分の
位置となる。

いまコイル（６６）が励起され、続いてコイＡ／　（６
２）への通電が遮断されると、アーマチュア祷は磁心（
６４）から離れる。この結果、アーマチュア°（へ）は
はネーーによシ大きく加速され、サポート■ｉｃｙ＜ｔ
ｖプステムｃＡ４ｆＩ：下方に押し、アーマチュア■が
磁心（６８）に接触してコイ／ｌ’　（６６）に流れる
電流により保持されるまで、弁（ホ）が開く。これによ
シばね（至）（財）＋３ は緩み、はね口へ緊張された状態となる。

次の閉弁動作はこの運動の逆となる。

開弁動作と閉弁動作との間の相逮をなくし、それぞれの
動作のためのマグネットヲ同様の構成とすることができ
るように、ばね系において決定された平衡点は両磁心（
６４０６８）の間に存在する。すなわち両コイ／Ｌ’　
（６２）（６６）が無電流とされるときは、アーマチュ
アに）は両磁心（６４）（６８）の間の中心に設定され
ることになる。これに必要な予荷重は、調節マグネット
の磁心（５８）によるコイ＆　（６０）によって供給さ
れる。

前述のように、調節マグネットはばねに）−に抗して比
較的大きい力を発生させることができるが、しかし調節
マグネットは動作時に静的な力を発生させる必要がある
のみであって、動力学的プロセスは要求されないため、
それほど高い電流を必要としない。

ただし巻き数を多く必要とするため、調節マグネットは
比較的大きな構造となる。しかし本発明によ扛ば、この
調節マグネットによる作用力は小さなものでよいため、
その構造を小形のものとすることができる。

発明の効果 以上述べたように本発明によると、調節装置が作動する
前の平衡位置が、両切換位置以外の位置に設定されてい
るため、この調節装置により、ばね系の力に抗して制御
対象を両切換位置の中央に向けて移動させるだめの力は
小さなものでよく、このため調節装置を山形のものとす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の往復動作する制御対象、特に往復動作す
   る弁を電磁的に作動させる制御装置であつて、ばね系と
   一対の電磁マグネットとを備え、これらばね系と一対の
   電磁マグネットとにより前記制御対象が相対向した切換
   位置間を移動可能とされ、前記ばね系の平衡位置が両切
   換位置どうしの間に存在するよう構成され、前記平衡位
   置を変位させる調節装置を備え、前記平衡位置は、前記
   調節装置による変位を受けないときに前記両切換位置以
   外の位置に設定されていることを特徴とする電磁作動式
   制御装置。 ２、制御対象としてのガス交換弁は、調節装置による変
   位を受けない平衡位置において、少なくともわずかに開
   いていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   電磁作動式制御装置。 ３、ガス交換弁は、調節装置による変位を受けない平衡
   位置において、切換位置の一方から間隔をおき、この間
   隔は、両切換位置間の距離の１０％から４０％の範囲に
   設定されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   に記載の電磁作動式制御装置。