JP2001003719A - 機関弁の電磁駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機関弁の開閉時の急激な作動を抑制すると共
に、機関弁のバルブリフトを可変制御して運転状態に応
じて機関性能を発揮させる。 【解決手段】 シリンダヘッド２１にバルブリフター２
７を介して摺動自在に保持された吸気弁２３を、アーマ
チュア３０を介して開閉駆動する開閉弁用電磁石３１，
３２と、吸気弁を開閉ストローク位置の中立位置に保持
する開弁側、閉弁側のスプリング２８、３３とを設け
た。また、前記アーマチュアに固定されたガイドロッド
３８の下端部に、レバー部材４８を傾動自在に支持する
と共に、該レバー部材とバルブリフターとの間に、上下
に第１，第２カム面４５，４６を有する伝達カム４３を
揺動自在に介装し、ステップモータなどによって偏心カ
ム４９の回転位置を制御してレバー部材の第２カム面に
対する当接位置を変化させて吸気弁のバルブリフトを可
変制御した。

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
燃機関の機関弁である吸気弁や排気弁を、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１１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１２Ａ，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１２Ｂ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、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。

【００１３】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２
ｂ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】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ため、さらに組み付け作業能率が低
下するおそれがある。

【００１５】また、この従来の装置は、吸気弁２の開閉
ストローク動作を、開弁側及び閉弁側のスプリング９、
１０に蓄えたばね力によって行なっている一方、各電磁
石７、８の吸引力によって吸気弁２を単に開状態あるい
は閉状態に保持させるようになっているにすぎず、吸気
弁２を開弁あるいは閉弁ストロークを小さく制御するこ
とはできない。すなわち、吸気弁２のバルブリフトを機
関運転状態に応じて可変にすることが不可能である。

【００１６】この結果、機関性能を、たとえば、機関低
回転時の燃費や高回転時の出力の向上といった、機関運
転状態に応じて十分に発揮させることが困難になる。

【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，閉弁用の電磁石とを備えた機関弁の電磁駆動装置に
おいて、前記機関弁のステムエンドに設けられたバルブ
リフターと前記アーマチュアとの間に、前記バルブリフ
ターの上面を転動して機関弁の開閉駆動力を伝達する伝
達カムを介装すると共に、該伝達カムを介して前記機関
弁のバルブリフト量を可変にする可変機構を設けたこと
を特徴としている。

【００１８】請求項２記載の発明にあっては、前記可変
機構は、基端部が前記アーマチュアに固定されて機関弁
方向へ延出したガイドロッドの先端側に傾動自在に支持
されて、下面が前記伝達カムの上面を転接しながら押圧
するレバー部材と、該レバー部材の回動位置を制御する
制御部とから構成したことを特徴としている。

【００１９】請求項３記載の発明にあっては、前記制御
部は、レバー部材の一端部に連係してレバー部材の傾動
位置を規定する偏心カムと、該偏心カムの回転位置を制
御するアクチュエータとから構成したことを特徴として
いる。

【００２０】したがって、この発明によれば、例えば、
機関低回転時には、可変機構のアクチュエータにより偏
心カムを左右のいずれか一方へ回転させることにより、
レバー部材を一方向に傾動させると、該レバー部材の伝
達カム上面に対する当接位置が一方側に変化して伝達カ
ムのベース部側がバルブリフターの上面に当接する。こ
のため、該伝達カムのバルブリフターに対する押圧スト
ローク量が小さくなり、この時点における機関弁のバル
ブリフト量が小さく制御される。

【００２１】一方、機関高回転時には、可変機構のアク
チュエータによって偏心カムを今度は他方向に回転させ
ることによって、レバー部材を他方向に傾動させる。こ
れにより、該レバー部材の伝達カム上面に対する当接位
置が他方側に変化して伝達カムのリフト部側がバルブリ
フターの上面に当接する。このため、該伝達カムのバル
ブリフターに対する押圧ストローク量が大きくなって機
関弁のバルブリフト量が大きく制御される。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１及び図２は本発明の機関弁の
電磁駆動装置を吸気側に適用した一実施形態を示し、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２
４との間に介装された伝達機構２５と、該伝達機構２５
に連係して吸気弁２３のバルブリフトを可変にする可変
機構２６とを備えている。

【００２３】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２１ａ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のエンド部に有蓋円筒上のバ
ルブリフター２７がシリンダヘッド２１の保持孔２１ｂ
内を摺動自在に設けられている。また、この吸気弁２３
は、バルブステム２３ｂのステムエンドに固定されたコ
ッタと保持孔２１ｂ底面との間に弾装された閉弁用スプ
リングであるバルブスプリング２８のばね力で閉方向に
付勢されている。尚、前記保持孔２１ｂの下部にはエア
抜き孔２１ｃが貫通形成されている。

【００２４】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開弁側スプリング３３とを
備えている。

【００２５】前記ケーシング２９は、図１及び図２に示
すように、シリンダヘッド２１上に４本のビス３４で固
定された金属製の筒状本体２９ａと、該本体２９ａの上
端一側にビス３５で固定された非磁性材の筒状カバー２
９ｂ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。

【００２６】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
ガイドロッド３８の基端部がナット固定されていると共
に、このガイドロッド３８の下端に可変機構２６の後述
するレバー部材４８が連結されている。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
挿固定されたガイド筒部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と所定量だけ機関巾方向へオフセ
ット配置されている。

【００２７】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３１
ｂ，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。

【００２８】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（図１に示す位置）
に保持される。

【００２９】前記電子制御ユニット４０は、機関のクラ
ンク角センサ，機関回転数センサ，閉弁用電磁石３１の
温度を検出する温度検出センサ及び機関負荷を検出する
エアフローメータ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。

【００３０】ここで、前記クランク角センサからの回転
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。

【００３１】前記伝達機構２５は、図１及び図２に示す
ように、両端部が筒状ケーシング２９の本体２９ａ内周
面に有する両ボス部４１に支持されたカム支軸４２と、
該カム軸４２に揺動自在に支持された伝達カム４３とか
ら主として構成されている。

【００３２】具体的に説明すれば、前記伝達カム４３
は、図１及び図３に示すように正面横し字状を呈し、一
端側の円弧状ベース部４４に有する軸孔４３ａに挿通し
たカム支軸４２を支点として上下に揺動自在に設けら
れ、バルブリフター２７の上面に当接する下面が円弧凸
状の第１カム面４５として構成されている一方、レバー
部材４８の下面に当接する上面が円弧凸状の第２カム面
４６として構成されている。

【００３３】前記第１カム面４５は、図３に示すように
第２カム面４６よりも前後方向に延出されて面積が大き
く設定され、ベース部４４側の第１ランプ部４５ａが緩
やかな円弧面に形成されていると共に、先端側の第１リ
フト部４５ｂが第１ランプ部４５ａの曲率より大きな円
弧面に形成されている。一方、第２カム面４６は、ベー
ス部４４側の第２ランプ部４６ａが緩やかな円弧面に形
成されていると共に、先端側の第２リフト部４６ｂが第
２ランプ部４６ａの曲率より大きな円弧面に形成されて
いる。

【００３４】また、この伝達カム４３は、カム支軸４２
の外周に巻回された捩りばね４７によってカム支軸４２
を支点として上方向へ回動付勢されている。

【００３５】前記可変機構２６は、図１及び図２に示す
ようにほぼ中央部が連結ピン３８ａによって前記ガイド
ロッド３８の下端部に回転自在に連結されたレバー部材
４８と、該レバー部材４８の回動位置を制御する偏心カ
ム４９と、該偏心カム４９を回転制御するアクチュエー
タであるステップモータ５０とから主として構成されて
いる。

【００３６】前記レバー部材４８は、伝達カム４３とほ
ぼ平行に配設されて、コ字形状の一端部４８ａ内にカム
溝５３が形成されていると共に、他端部４８ｂ側が先細
り状に形成されている。また、平坦な下面４８ｃが伝達
カム４３の第２カム面４６ａに常時当接している。

【００３７】前記偏心カム４９は、前記カム支軸４２と
平行に配置されて前後端部が前記ボス部４１を貫通した
カム軸５１に固定されていると共に、その軸心Ｚがカム
軸５１の軸心Ｑから所定量だけオフセットしている。

【００３８】また、前記ステップモータ５０は、ビス５
３によって筒状本体２９ａの外側面に水平方向から固定
されていると共に、その回転力が駆動軸から減速ギア５
２ａ，５２ｂ及びカム軸５１を介して偏心カム４９に伝
達されて、該偏心カム４９の回転位置を制御している。
また、このステップモータ５０は、前記電子制御ユニッ
ト４０からのパルス信号によって回転駆動するようにな
っている。

【００３９】以上のように構成された本実施形態では、
前記伝達機構２５による制動作用と、可変機構２６によ
るバルブリフト可変作用の主たる２つの作用を有してお
り、まず、最初に伝達機構２５による作用について説明
する。

【００４０】すなわち、機関停止時には、両電磁石３
１，３２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。この時点での伝達カム４３は、第
１カム面４５の第１ランプ部４５ａ側がバルブリフター
２７の上面に、第２カム面４６の第２リフト４６ｂ側が
レバー部材４８の下面４８ｃにそれぞれ当接している。

【００４１】機関を始動して低回転域となった状態で
は、まず、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し
て、レバー部材４８が伝達カム４３を下方へ押圧する。
これによって、該伝達カム４３は、カム支軸４２を支点
として下方へ回動して、第２カム面４６の第１ランプ部
４６ａがレバー部材４８に転接しつつ、第１カム面４５
の第１リフト部４５ｂでバルブリフター２７の上面を押
圧し、閉弁側スプリング２８のばね力に抗して吸気弁２
３を下降、つまり開弁させる。

【００４２】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４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リフター
２７を上昇させて伝達カム４３を上方へ押圧する。これ
によって、伝達カム４３は、上方へ回動して第１カム面
４５の第１ランプ部４５ａがバルブリフター２７の上面
を転接しつつ第２カム面４６の第２リフト部４６ｂがレ
バー部材４８を上方へ押圧する。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。

【００４３】ここで、図９Ａ，Ｂに基づいて吸気弁２３
の開閉時の各電磁石３１，３２の吸引力特性及び各スプ
リング２８，３３のばね力特性を考察すると、図中横軸
はアーマチュア３０の変位を示し、この変位特性は伝達
カム４３の第１，第２カム面４５，４６のプロフィール
によって吸気弁２３の開閉リフト特性の約1/2になって
いる。このため、吸気弁２３に伝達される両電磁石３
１，３２の電磁吸引力は、伝達カム４３のテコ比によっ
て約1/2となり、その分、両電磁吸引力を増大させる必
要がある。しかし、電磁吸引力特性は、前述したように
アーマチュア３０と各電磁石３１，３２の固定コア３１
ａ，３２ａとの間の距離の２乗にほぼ反比例する特性と
なり、約４倍の吸引力となるため、伝達カム４３のテコ
比によりアーマチュア３０のストローク量を減少させる
ことは、より大きな電磁吸引力を得やすくなり、電磁石
３１，３２の有効な使用が可能になる。

【００４４】また、本実施形態にあっては、図９Ａに示
すように吸気弁２３の開閉ストロークの終端域（丸破
線）では緩やかな作動特性が得られる。

【００４５】すなわち、吸気弁２３の閉弁時を例に取っ
て具体的に説明すれば、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
ルブリフター２７が上昇するに連れて伝達カム４３との
当接点は第１ランプ４５ａの第１リフト部４５ａ側の一
端からベース部４４側の他端部に転移する。このため、
閉弁側スプリング２８のばね力がバルブリフター２７を
介して伝達カム４３に伝達されるモーメントは零に近づ
き、したがって、伝達カム４３からレバー部材４８，ア
ーマチュア３０に伝達される閉弁側スプリング２８のば
ね力は零に近づくことになる。そして、かかる特異な作
用は開弁時にも生じる。

【００４６】したがって、基本的に伝達カム４３の第
１，第２ランプ部４５ａ，４６ａで機械的にバルブリフ
ター２７の急激な動き（特に吸気弁閉時）及びアーマチ
ュア３０の急激な動き（特に吸気弁開時）を抑制するこ
とが可能になり、この結果、吸気弁２３は、開閉ストロ
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、伝達カム４３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って、緩衝
作用が得られるのである。

【００４７】しかも、両スプリング２８，３３のアーマ
チュアに作用するばね合力は、図９Ｂ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。

【００４８】したがって、吸気弁２３は、図９Ａ（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、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。

【００４９】次に、可変機構２６の作用について説明す
れば、まず、機関始動後の低回転域では電子制御ユニッ
ト４０からステップモータ５０に制御パルス信号が出力
されて、減速ギア５２ａ，５２ｂを介してカム軸５１の
回転位置を制御し、偏心カム４９の肉厚部が図４及び図
５に示すように下側に位置するように回転させる。これ
によって、レバー部材４８は、図示のように一端部４８
ａ側が下降して連結ピン３８ａを中心に反時計方向に回
転し、他端部４８ｂ側が上昇する位置に保持される。

【００５０】したがって、伝達カム４３は、捩りばね４
７のばね力によってレバー部材４８の下面４８ｃに追従
してリフト部４５ｂ，４６ｂ側が上昇し、バルブリフタ
ー２７との間の隙間Ｓ１が比較的大きくなり、バルブリ
フター２７の上面に対する第１カム面４５当接位置がベ
ース部４９側になる。

【００５１】このため、前述のように開弁用電磁石３２
の吸引力によりアーマチュア３０を下降させて、レバー
部材４８、伝達カム４３を介してバルブリフター２７を
押し下げるその押し下げ量が小さくなる。したがって、
かかる機関低回転時における吸気弁２３のバルブリフト
量Ｌが図８の一点鎖線で示すように小さくなる。

【００５２】一方、機関低回転域から高回転域に移行し
た場合は、ステップモータ５０がさらに回転して、カム
軸５１を介して偏心カム４９を図６及び図７に示す位
置、つまり肉厚部が上側に位置するように回転させる。
これによって、レバー部材４８は、図示のように一端部
４８ａ側が上昇して連結ピン３８ａを中心に時計方向に
回転し、他端部４８ｂ側が下降する位置に保持される。

【００５３】したがって、伝達カム４３は、リフト部４
５ｂ，４６ｂ側がレバー部材４８の下面４８ｃで押圧さ
れて該リフト部４５ｂ，４６側が下降し、バルブリフタ
ー２７との間の隙間Ｓ１が小さくなり、バルブリフター
２７の上面に対する第１カム面４５当接位置がベース部
４４側から第１ランプ部４５ａ側になる。

【００５４】このため、前述のように開弁用電磁石３２
の吸引力によりアーマチュア３０を下降させて、レバー
部材４８、伝達カム４３を介してバルブリフター２７を
押し下げるその押し下げ量が大きくなる。したがって、
かかる機関高回転時における吸気弁２３のバルブリフト
量Ｌ２が図８の実線で示すように大きくなる。

【００５５】このように、本実施形態では、吸気弁２３
のバルブリフト量を、機関運転状態に応じて可変にする
ことができるため、機関性能を十分に引き出すことが可
能になり、例えば低回転域での燃焼の促進による燃費の
向上や高回転時における吸入空気量の増加による出力の
向上、あるいは１気筒当たり複数の吸気弁を有する機関
にあっては、少なくとも１つの吸気弁のバルブリフトを
他の吸気弁と異ならせることにより、シリンダ内での吸
入空気の強い旋回流（スワール）を生成することがで
き、これによって、燃焼の促進を図ることが可能にな
る。

【００５６】なお、かかる高回転時における吸気弁２３
の開閉時の各電磁石３１，３２の吸引力特性及び各スプ
リング２８，３３のばね力特性は、図１０Ａ，Ｂに示す
ような特性を示し、伝達機構２５による制動作用も低回
転時と同様になる。

【００５７】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、伝達カム４３がバル
ブリフター２７を押し下げていない時（閉弁時）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。

【００５８】さらに、吸気弁２３やバルブリフター２７
及び閉弁側スプリング２８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と伝達機構２５及び可変
機構２６がケーシング２９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。

【００５９】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。

【００６０】

【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、伝達カムによって
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。

【００６１】特に、この発明は、可変機構により機関弁
のバルブリフトを機関運転状態状態に応じて可変制御す
ることができるため、例えば、機関低回転時の燃費の向
上や高回転時の出力の向上など機関性能を十分に引き出
すことが可能になる。

【００６２】しかも、請求項２記載の発明によれば、可
変機構のレバー部材をガイドロッドの先端側と伝達カム
との間に設けて、該伝達カムに対する当接支点を変化さ
せることにより、バルブリフトを可変制御するようにし
たため、装置の大型化を抑制しつつバルブリフトを効果
的に制御することできる。

【００６３】請求項３記載の発明によれば、制御部を、
前記レバー部材の傾動位置を規定する偏心カムと該偏心
カムの回転位置を制御するアクチュエータとによって構
成したため、安定かつ高い制御精度を得ることができ
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】本実施形態に供される伝達カムの正面図。

【図４】小バルブリフト制御時の閉弁状態を示す縦断面
図。

【図５】小バルブリフト制御時の開弁状態を示す縦断面
図。

【図６】大バルブリフト制御時の閉弁状態を示す縦断面
図。

【図７】大バルブリフト制御時の開弁状態を示す縦断面
図。

【図８】本実施形態におけるバルブリフト特性図。

【図９】Ａは小バルブリフト時における吸気弁の開閉時
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１０】Ａは大バルブリフト時における吸気弁の開閉
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１１】従来の装置を示す縦断面図

【図１２】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 ２３…吸気弁 ２３ｂ…バルブステム ２４…電磁駆動機構 ２５…伝達機構 ２６…可変機構 ２７…バルブリフター ２８…閉弁側スプリング 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 ３８…ガイドロッド ４３…伝達カム ４５…第１カム面 ４６…第２カム面 ４８…レバー部材 ４９…偏心カム ５０…ステップモータ（アクチュエータ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大貫 彰 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 小野 浩一郎 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 BB09 DA14 DB13 DB31 DC02 GG19 3H106 DA07 DA25 DB02 DB12 DB26 DB32 DC02 DC17 DD14 EE48 GC29 KK17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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，閉弁用の電磁石とを備えた機関弁の電磁駆
   動装置において、 前記機関弁に設けられたバルブリフターと前記アーマチ
   ュアとの間に、前記バルブリフターの上面を転動して機
   関弁の開閉駆動力を伝達する伝達カムを介装すると共
   に、該伝達カムを介して前記機関弁のバルブリフト量を
   可変にする可変機構を設けたことを特徴とする機関弁の
   電磁駆動装置。
2. 【請求項２】 前記可変機構は、基端部が前記アーマチ
   ュアに固定されて機関弁方向へ延出したガイドロッドの
   先端側に傾動自在に支持されて、下面が前記伝達カムの
   上面を転接しながら押圧するレバー部材と、該レバー部
   材の回動位置を制御する制御部とから構成したことを特
   徴とする請求項１記載の機関弁の電磁駆動装置。
3. 【請求項３】 前記制御部は、レバー部材の一端部に連
   係してレバー部材の傾動位置を規定する偏心カムと、該
   偏心カムの回転位置を制御するアクチュエータとから構
   成したことを特徴とする請求項２記載の機関弁の電磁駆
   動装置。