JP2002083712A - 電磁アクチュエータ及び内燃機関用弁開閉機構 - Google Patents
電磁アクチュエータ及び内燃機関用弁開閉機構Info
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- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/02—Selecting particular materials for valve-members or valve-seats; Valve-members or valve-seats composed of two or more materials
- F01L3/04—Coated valve members or valve-seats
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 弁開閉機構を構成する各部品の摺動摩擦を低
減させる。 【解決手段】 一対の電磁石6、7の隙間Sに配するア
ーマチャ3及びこのアーマチャ3の移動を外部に伝達す
る第1ステム15から構成される電磁アクチュエータ4
により吸排気ポート25、26を開閉するバルブ9を動
かす内燃機関用弁開閉機構において、バルブ9にリテイ
ナー13及び第1戻しバネ2を取り付け、第2ステム1
4を第1ステム15を設けたアーマチャ3の面と反対側
の面に設けると共に、リテイナー13’及び第2戻しバ
ネ1を取り付け、バルブ9のステム部16の表面若しく
は端面、第2戻しバネ1若しくは第1戻しバネ2の端
面、リテイナー13若しくは13’のバネ受け端面、第
1ステム15の表面若しくは端面、第2ステム14の表
面若しくは端面、又はアーマチャ3の表面のうち1つ又
は2つ以上に摺動膜を設ける。
減させる。 【解決手段】 一対の電磁石6、7の隙間Sに配するア
ーマチャ3及びこのアーマチャ3の移動を外部に伝達す
る第1ステム15から構成される電磁アクチュエータ4
により吸排気ポート25、26を開閉するバルブ9を動
かす内燃機関用弁開閉機構において、バルブ9にリテイ
ナー13及び第1戻しバネ2を取り付け、第2ステム1
4を第1ステム15を設けたアーマチャ3の面と反対側
の面に設けると共に、リテイナー13’及び第2戻しバ
ネ1を取り付け、バルブ9のステム部16の表面若しく
は端面、第2戻しバネ1若しくは第1戻しバネ2の端
面、リテイナー13若しくは13’のバネ受け端面、第
1ステム15の表面若しくは端面、第2ステム14の表
面若しくは端面、又はアーマチャ3の表面のうち1つ又
は2つ以上に摺動膜を設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は主に自動車用内燃機
関に用いられる電磁アクチュエータ及び弁開閉機構に関
する。
関に用いられる電磁アクチュエータ及び弁開閉機構に関
する。
【0002】
【従来の技術】自動車用内燃機関に検討されている従来
の電磁アクチュエータ作動の弁開閉機構は、例えば特開
平11−93629号公報に示され、本発明の一実施例
を示す図1を参照して説明すると、電磁アクチュエータ
4は、ステータ5とコイル18から構成される一対の電
磁石6、7を隙間Sを設けて対向させ、この隙間Sにア
ーマチャ3を配設し、上記両電磁石6、7によって、前
記アーマチャ3を、一方の電磁石7と他方の電磁石6の
間で往復動自在とし、前記アーマチャ3の他方の電磁石
6から一方の電磁石7への移動を外部に伝達するための
第1ステム15を前記アーマチャ3の移動側の面に設け
たものである。
の電磁アクチュエータ作動の弁開閉機構は、例えば特開
平11−93629号公報に示され、本発明の一実施例
を示す図1を参照して説明すると、電磁アクチュエータ
4は、ステータ5とコイル18から構成される一対の電
磁石6、7を隙間Sを設けて対向させ、この隙間Sにア
ーマチャ3を配設し、上記両電磁石6、7によって、前
記アーマチャ3を、一方の電磁石7と他方の電磁石6の
間で往復動自在とし、前記アーマチャ3の他方の電磁石
6から一方の電磁石7への移動を外部に伝達するための
第1ステム15を前記アーマチャ3の移動側の面に設け
たものである。
【0003】その電磁アクチュエータ4を内燃機関本体
19に固定のハウジング8に収納し、上記アーマチャ3
を一方の電磁石7の方に移動させることにより、上記第
1ステム15が上記バルブ9を押して開弁操作を行うよ
うに、前記電磁アクチュエータ4の第1ステム15先端
部と前記バルブ9の先端部とを突き合わせ、さらに、閉
弁操作を行うための付勢力を前記バルブ9に与えるた
め、前記バルブ9にリテイナー13を設けると共に、こ
のリテイナー13と内燃機関本体19との間に第1戻し
バネ2を取り付け、第2ステム14を前記第1ステム1
5を設けた前記アーマチャ3の面と反対側の面に設ける
と共に、この第2ステム14にリテイナー13’を設
け、そのリテイナー13’と前記ハウジング8との間
に、前記第2ステム14が前記アーマチャ3を押す方向
の付勢力を与える第2戻しバネ1を取り付けている。
19に固定のハウジング8に収納し、上記アーマチャ3
を一方の電磁石7の方に移動させることにより、上記第
1ステム15が上記バルブ9を押して開弁操作を行うよ
うに、前記電磁アクチュエータ4の第1ステム15先端
部と前記バルブ9の先端部とを突き合わせ、さらに、閉
弁操作を行うための付勢力を前記バルブ9に与えるた
め、前記バルブ9にリテイナー13を設けると共に、こ
のリテイナー13と内燃機関本体19との間に第1戻し
バネ2を取り付け、第2ステム14を前記第1ステム1
5を設けた前記アーマチャ3の面と反対側の面に設ける
と共に、この第2ステム14にリテイナー13’を設
け、そのリテイナー13’と前記ハウジング8との間
に、前記第2ステム14が前記アーマチャ3を押す方向
の付勢力を与える第2戻しバネ1を取り付けている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この弁開閉
機構において、その作動時に直接駆動する部品の重量
は、作動時の慣性重量として電磁アクチュエータ4の駆
動電力消費に直接影響を与える。また、上記の各部品は
作動時に摺動を生じるが、この摺動の際に生じる摩擦
は、駆動電力消費に直接影響を与える。通常、その駆動
電力は搭載バッテリーから供給しているため、電力消費
量が増加傾向にある今日ではその電力消費量の増大は好
ましくない。
機構において、その作動時に直接駆動する部品の重量
は、作動時の慣性重量として電磁アクチュエータ4の駆
動電力消費に直接影響を与える。また、上記の各部品は
作動時に摺動を生じるが、この摺動の際に生じる摩擦
は、駆動電力消費に直接影響を与える。通常、その駆動
電力は搭載バッテリーから供給しているため、電力消費
量が増加傾向にある今日ではその電力消費量の増大は好
ましくない。
【0005】このため、電力消費量を低減させるには、
各部品の軽量化はさることながら、摺動摩擦の減少も必
要となる。
各部品の軽量化はさることながら、摺動摩擦の減少も必
要となる。
【0006】そこで、この発明は、弁開閉機構を構成す
る各部品の摺動摩擦を低減させることを目的とする。
る各部品の摺動摩擦を低減させることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この電磁アクチュエータ
にかかる発明は、ステータ5及びコイル18からなる電
磁石6、7と、アーマチャ3及びこのアーマチャ3に働
く力を外部の負荷に伝達する第1ステム15からなる可
動子を有し、上記第1ステム15の表面若しくは端面に
摺動膜を設けたことを特徴とする。そして、このアクチ
ュエータ4を用い内燃機関用弁開閉機構を構成すること
ができる。これにより、摺動摩擦を低減させ、内燃機関
用弁開閉機構の駆動電力消費量を低減させ、これを自動
車に用いた場合、燃料消費を低減させることができる。
にかかる発明は、ステータ5及びコイル18からなる電
磁石6、7と、アーマチャ3及びこのアーマチャ3に働
く力を外部の負荷に伝達する第1ステム15からなる可
動子を有し、上記第1ステム15の表面若しくは端面に
摺動膜を設けたことを特徴とする。そして、このアクチ
ュエータ4を用い内燃機関用弁開閉機構を構成すること
ができる。これにより、摺動摩擦を低減させ、内燃機関
用弁開閉機構の駆動電力消費量を低減させ、これを自動
車に用いた場合、燃料消費を低減させることができる。
【0008】また、電磁アクチュエータ4により吸排気
ポート25、26を開閉するバルブ9を動かす内燃機関
用弁開閉機構において、上記電磁アクチュエータ4は、
ステータ5とコイル18から構成される一対の電磁石
6、7を隙間Sを設けて対向させ、この隙間Sにアーマ
チャ3を配設し、上記両電磁石6、7によって、上記ア
ーマチャ3を、一方の電磁石7と他方の電磁石6の間で
往復動自在とし、上記アーマチャ3の他方の電磁石6か
ら一方の電磁石7への移動を外部に伝達するための第1
ステム15を上記アーマチャ3の移動側の面に設けたも
のであり、この電磁アクチュエータ4を内燃機関本体1
9に固定のハウジング8に収納して、上記アーマチャ3
を一方の電磁石7の方に移動させることにより、上記第
1ステム15が上記バルブ9を動かして開弁操作を行う
ようにするとともに、そのバルブ9にリテイナー13を
設けて、このリテイナー13と内燃機関本体19との間
にバルブ9を閉弁方向に付勢する第1戻しバネ2を取り
付け、第2ステム14を、上記第1ステム15を設けた
上記アーマチャ3の面と反対側の面に設けると共に、こ
の第2ステム14にリテイナー13’を設け、そのリテ
イナー13’と上記ハウジング8との間に、上記第2ス
テム14が上記アーマチャ3を押す方向の付勢力を与え
る第2戻しバネ1を取り付け、上記バルブ9のステム部
16の表面若しくは端面、上記第2戻しバネ1若しくは
第1戻しバネ2の端面、上記リテイナー13若しくは1
3’のバネ受け端面、上記第2ステム14の表面若しく
は端面、又は、上記アーマチャ3の表面のうち1つ又は
2つ以上に摺動膜を設けたことを特徴とする。
ポート25、26を開閉するバルブ9を動かす内燃機関
用弁開閉機構において、上記電磁アクチュエータ4は、
ステータ5とコイル18から構成される一対の電磁石
6、7を隙間Sを設けて対向させ、この隙間Sにアーマ
チャ3を配設し、上記両電磁石6、7によって、上記ア
ーマチャ3を、一方の電磁石7と他方の電磁石6の間で
往復動自在とし、上記アーマチャ3の他方の電磁石6か
ら一方の電磁石7への移動を外部に伝達するための第1
ステム15を上記アーマチャ3の移動側の面に設けたも
のであり、この電磁アクチュエータ4を内燃機関本体1
9に固定のハウジング8に収納して、上記アーマチャ3
を一方の電磁石7の方に移動させることにより、上記第
1ステム15が上記バルブ9を動かして開弁操作を行う
ようにするとともに、そのバルブ9にリテイナー13を
設けて、このリテイナー13と内燃機関本体19との間
にバルブ9を閉弁方向に付勢する第1戻しバネ2を取り
付け、第2ステム14を、上記第1ステム15を設けた
上記アーマチャ3の面と反対側の面に設けると共に、こ
の第2ステム14にリテイナー13’を設け、そのリテ
イナー13’と上記ハウジング8との間に、上記第2ス
テム14が上記アーマチャ3を押す方向の付勢力を与え
る第2戻しバネ1を取り付け、上記バルブ9のステム部
16の表面若しくは端面、上記第2戻しバネ1若しくは
第1戻しバネ2の端面、上記リテイナー13若しくは1
3’のバネ受け端面、上記第2ステム14の表面若しく
は端面、又は、上記アーマチャ3の表面のうち1つ又は
2つ以上に摺動膜を設けたことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】この発明にかかる電磁アクチュエ
ータ4は、図1に示すように、一対の電磁石6、7、並
びにアーマチャ3及び第1ステム15からなる可動子か
ら形成される。
ータ4は、図1に示すように、一対の電磁石6、7、並
びにアーマチャ3及び第1ステム15からなる可動子か
ら形成される。
【0010】上記アーマチャ3は、磁性材料から構成さ
れるものである。また、上記電磁石6、7は、ステータ
5とコイル18から構成され、コイル18に電流を通す
ことにより磁場を発生させることができる。この一対の
電磁石6、7を隙間Sを設けて対向させ、この隙間Sに
アーマチャ3を配設するので、電磁石6、7によって発
生する磁場によって、アーマチャ3は、2つの電磁石
6、7を往復動自在となる。このとき、アーマチャ3
が、後述するように、上記第1ステム15若しくは第2
ステム14の少なくとも1つと接合若しくは機械的に締
結される場合は、その接合若しくは機械的に締結された
第1ステム15若しくは第2ステム14によって、又
は、電磁石間ハウジング8cを、アーマチャ3の外周面
ぎりぎりに設ける場合は、この電磁石間ハウジング8c
によって、アーマチャ3を2つの電磁石6、7の間でス
ムーズに往復動させることができる。
れるものである。また、上記電磁石6、7は、ステータ
5とコイル18から構成され、コイル18に電流を通す
ことにより磁場を発生させることができる。この一対の
電磁石6、7を隙間Sを設けて対向させ、この隙間Sに
アーマチャ3を配設するので、電磁石6、7によって発
生する磁場によって、アーマチャ3は、2つの電磁石
6、7を往復動自在となる。このとき、アーマチャ3
が、後述するように、上記第1ステム15若しくは第2
ステム14の少なくとも1つと接合若しくは機械的に締
結される場合は、その接合若しくは機械的に締結された
第1ステム15若しくは第2ステム14によって、又
は、電磁石間ハウジング8cを、アーマチャ3の外周面
ぎりぎりに設ける場合は、この電磁石間ハウジング8c
によって、アーマチャ3を2つの電磁石6、7の間でス
ムーズに往復動させることができる。
【0011】また、アーマチャ3は、回転しながら電磁
石6又は7と接触する場合がある。このとき、このアー
マチャ3の表面には、図1の点模様で示すように、セラ
ミックス摺動膜、炭素系摺動膜、又は複合材摺動膜等の
摺動膜を設けることができる。これにより、電磁石6又
は7との接触時の摩擦係数を低減することが可能とな
る。
石6又は7と接触する場合がある。このとき、このアー
マチャ3の表面には、図1の点模様で示すように、セラ
ミックス摺動膜、炭素系摺動膜、又は複合材摺動膜等の
摺動膜を設けることができる。これにより、電磁石6又
は7との接触時の摩擦係数を低減することが可能とな
る。
【0012】上記摺動膜を構成する材料としては、元素
周期律表のIVa、Va、VIa族金属あるいはアルミ
ニウム(Al)、ホウ素(B)、シリコン(Si)の窒
化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭化物、炭酸窒
化物、硫化物等のセラミックス膜、ダイヤモンドライク
カーボン膜(以下、「DLC膜」と略する。)、ダイヤ
膜、窒化炭素膜、固定潤滑材としての金属化合物の粉末
粒子をポリマーに分散させた複合材膜等があげられる。
周期律表のIVa、Va、VIa族金属あるいはアルミ
ニウム(Al)、ホウ素(B)、シリコン(Si)の窒
化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭化物、炭酸窒
化物、硫化物等のセラミックス膜、ダイヤモンドライク
カーボン膜(以下、「DLC膜」と略する。)、ダイヤ
膜、窒化炭素膜、固定潤滑材としての金属化合物の粉末
粒子をポリマーに分散させた複合材膜等があげられる。
【0013】上記複合材膜に使用される金属化合物は、
固体潤滑材としての性質を有することが必要であり、具
体的には、MoS2 、BN、CaF2 、Cr2 O3 、M
oO 3 、及びB2 O3 の少なくとも1種が好ましい。
固体潤滑材としての性質を有することが必要であり、具
体的には、MoS2 、BN、CaF2 、Cr2 O3 、M
oO 3 、及びB2 O3 の少なくとも1種が好ましい。
【0014】また、上記複合材膜に使用されるポリマー
は、金属間化合物の粉末粒子を保持するバインダーとし
ての役割を果たすことが必要であり、具体的には、ポリ
アミドイミド、ポリイミド、ポリ四フッ化エチレン、ポ
リフェニレンサルファイド、及びジアリルフタレート樹
脂の少なくとも1種が好ましい。ただし、上記以外のポ
リマーの種類によっては、金属化合物粉末粒子を含む複
合材被膜が軟質となり、耐摩耗性を低下させる場合があ
るので、このポリマーの選択には注意を要する。
は、金属間化合物の粉末粒子を保持するバインダーとし
ての役割を果たすことが必要であり、具体的には、ポリ
アミドイミド、ポリイミド、ポリ四フッ化エチレン、ポ
リフェニレンサルファイド、及びジアリルフタレート樹
脂の少なくとも1種が好ましい。ただし、上記以外のポ
リマーの種類によっては、金属化合物粉末粒子を含む複
合材被膜が軟質となり、耐摩耗性を低下させる場合があ
るので、このポリマーの選択には注意を要する。
【0015】上記摺動膜の構成としては、上記の材料の
うち、いずれか一種の材料を用いた摺動膜、あるいは2
種以上の混合摺動膜、及び、上記一種の材料からなる摺
動膜や混合摺動膜の積層摺動膜があげられる。
うち、いずれか一種の材料を用いた摺動膜、あるいは2
種以上の混合摺動膜、及び、上記一種の材料からなる摺
動膜や混合摺動膜の積層摺動膜があげられる。
【0016】上記第1ステム15は、アーマチャ3の他
方の電磁石6から一方の電磁石7への移動を外部に伝達
するために、アーマチャ3の移動側の面に開口した上記
一方の電磁石7のステータ5に設けられた案内孔22に
挿入して設けられる。この第1ステム15により、アー
マチャ3が電磁石6側の位置から電磁石7側の位置への
移動が、第1ステム15の先端部と突き合わされている
バルブ9の押し出しに作用し、内燃機関の開弁につなが
る。
方の電磁石6から一方の電磁石7への移動を外部に伝達
するために、アーマチャ3の移動側の面に開口した上記
一方の電磁石7のステータ5に設けられた案内孔22に
挿入して設けられる。この第1ステム15により、アー
マチャ3が電磁石6側の位置から電磁石7側の位置への
移動が、第1ステム15の先端部と突き合わされている
バルブ9の押し出しに作用し、内燃機関の開弁につなが
る。
【0017】上記第1ステム15を構成する材料として
は、鉄系材料でもよいが、軽量化を図る為には、窒化ケ
イ素若しくはサイアロンを主成分とするセラミックス、
粉末成形法を用いてアルミニウム合金粉末等を成形し、
次いで焼結したアルミニウム合金焼結材(以下、「アル
ミニウム合金固化材」と称する。)、チタン合金等を用
いることができる。
は、鉄系材料でもよいが、軽量化を図る為には、窒化ケ
イ素若しくはサイアロンを主成分とするセラミックス、
粉末成形法を用いてアルミニウム合金粉末等を成形し、
次いで焼結したアルミニウム合金焼結材(以下、「アル
ミニウム合金固化材」と称する。)、チタン合金等を用
いることができる。
【0018】上記の窒化ケイ素若しくはサイアロンを主
成分とするセラミックスに関しては、破損に対する信頼
性の確保から窒化ケイ素若しくはサイアロンが80重量
%以上含まれ、相対密度が95重量%以上の焼結体の使
用が好ましい。
成分とするセラミックスに関しては、破損に対する信頼
性の確保から窒化ケイ素若しくはサイアロンが80重量
%以上含まれ、相対密度が95重量%以上の焼結体の使
用が好ましい。
【0019】また、上記セラミックスには、繊維やウィ
スカで強化された繊維強化セラミックスやウィスカ強化
セラミックスが含まれる。
スカで強化された繊維強化セラミックスやウィスカ強化
セラミックスが含まれる。
【0020】上記の粉末成形法とは、所定の組成を有す
るアルミニウム合金の溶湯を高圧のガス吹きつけにより
急冷凝固粉末を作成し、これを圧粉のうえ、500℃程
度で加熱したのち、熱間鍛造し緻密化と同時に部品化す
るために形状付与する方法である。このようにして得ら
れた所定形状のアルミニウム合金固化材は、100〜1
000nm程度の微細なアルミ基結晶粒で構成されその
ベースにアルミと他元素金属との硬質な複合金属間結合
化合物が微細析出して強化されている。この緻密化の程
度は95%以上が好ましい。さらに、アルミニウム合金
固化材としては、摺動状況下において、耐熱強度を有す
る高温摺動部材であることが必要である。
るアルミニウム合金の溶湯を高圧のガス吹きつけにより
急冷凝固粉末を作成し、これを圧粉のうえ、500℃程
度で加熱したのち、熱間鍛造し緻密化と同時に部品化す
るために形状付与する方法である。このようにして得ら
れた所定形状のアルミニウム合金固化材は、100〜1
000nm程度の微細なアルミ基結晶粒で構成されその
ベースにアルミと他元素金属との硬質な複合金属間結合
化合物が微細析出して強化されている。この緻密化の程
度は95%以上が好ましい。さらに、アルミニウム合金
固化材としては、摺動状況下において、耐熱強度を有す
る高温摺動部材であることが必要である。
【0021】また、上記第1ステム15と後述する第2
ステム14とは、同じ材質で構成してもよく、異なる材
質で構成してもよい。
ステム14とは、同じ材質で構成してもよく、異なる材
質で構成してもよい。
【0022】さらに、上記第1ステム15の表面や端面
には、図1の点模様で示すように、セラミックス摺動
膜、炭素系摺動膜、又は複合材摺動膜等の摺動膜を設け
ることができる。上記第1ステム15の表面に上記摺動
膜を設けることにより、上記第1ステム15がステータ
5の案内孔22で駆動する際の摺動面での動摩擦係数や
焼き付き性の低減が図れ、摺動によるエネルギーロスを
軽減させることが可能となる。また、上記第1ステム1
5の端面に上記摺動膜を設けると、アーマチャ3やバル
ブ9のステム部16端面と回転しながら接触する際、生
じる摩擦係数を低減することができ、エネルギーロスを
軽減することが可能となる。
には、図1の点模様で示すように、セラミックス摺動
膜、炭素系摺動膜、又は複合材摺動膜等の摺動膜を設け
ることができる。上記第1ステム15の表面に上記摺動
膜を設けることにより、上記第1ステム15がステータ
5の案内孔22で駆動する際の摺動面での動摩擦係数や
焼き付き性の低減が図れ、摺動によるエネルギーロスを
軽減させることが可能となる。また、上記第1ステム1
5の端面に上記摺動膜を設けると、アーマチャ3やバル
ブ9のステム部16端面と回転しながら接触する際、生
じる摩擦係数を低減することができ、エネルギーロスを
軽減することが可能となる。
【0023】上記摺動膜を構成する材料としては、元素
周期律表のIVa、Va、VIa族金属あるいはアルミ
ニウム(Al)、ホウ素(B)、シリコン(Si)の窒
化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭化物、炭酸窒
化物、硫化物等のセラミックス膜、ダイヤモンドライク
カーボン膜(以下、「DLC膜」と略する。)、ダイヤ
膜、窒化炭素膜、固定潤滑材としての金属化合物の粉末
粒子をポリマーに分散させた複合材膜等があげられる。
周期律表のIVa、Va、VIa族金属あるいはアルミ
ニウム(Al)、ホウ素(B)、シリコン(Si)の窒
化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭化物、炭酸窒
化物、硫化物等のセラミックス膜、ダイヤモンドライク
カーボン膜(以下、「DLC膜」と略する。)、ダイヤ
膜、窒化炭素膜、固定潤滑材としての金属化合物の粉末
粒子をポリマーに分散させた複合材膜等があげられる。
【0024】上記複合材膜に使用される金属化合物は、
固体潤滑材としての性質を有することが必要であり、具
体的には、MoS2 、BN、CaF2 、Cr2 O3 、M
oO 3 、及びB2 O3 の少なくとも1種が好ましい。
固体潤滑材としての性質を有することが必要であり、具
体的には、MoS2 、BN、CaF2 、Cr2 O3 、M
oO 3 、及びB2 O3 の少なくとも1種が好ましい。
【0025】また、上記複合材膜に使用されるポリマー
は、金属間化合物の粉末粒子を保持するバインダーとし
ての役割を果たすことが必要であり、具体的には、ポリ
アミドイミド、ポリイミド、ポリ四フッ化エチレン、ポ
リフェニレンサルファイド、及びジアリルフタレート樹
脂の少なくとも1種が好ましい。ただし、上記以外のポ
リマーの種類によっては、金属化合物粉末粒子を含む複
合材被膜が軟質となり、耐摩耗性を低下させる場合があ
るので、このポリマーの選択には注意を要する。
は、金属間化合物の粉末粒子を保持するバインダーとし
ての役割を果たすことが必要であり、具体的には、ポリ
アミドイミド、ポリイミド、ポリ四フッ化エチレン、ポ
リフェニレンサルファイド、及びジアリルフタレート樹
脂の少なくとも1種が好ましい。ただし、上記以外のポ
リマーの種類によっては、金属化合物粉末粒子を含む複
合材被膜が軟質となり、耐摩耗性を低下させる場合があ
るので、このポリマーの選択には注意を要する。
【0026】上記摺動膜の構成としては、上記の材料の
うち、いずれか一種の材料を用いた摺動膜、あるいは2
種以上の混合摺動膜、及び、上記一種の材料からなる摺
動膜や混合摺動膜の積層摺動膜があげられる。これらの
摺動膜を設けることにより、上記第1ステム15がステ
ータ5の案内孔22で駆動する際の摺動面への潤滑オイ
ルの強制的な供給が不要となりアクチュエータの故障を
抑制することが可能となる。
うち、いずれか一種の材料を用いた摺動膜、あるいは2
種以上の混合摺動膜、及び、上記一種の材料からなる摺
動膜や混合摺動膜の積層摺動膜があげられる。これらの
摺動膜を設けることにより、上記第1ステム15がステ
ータ5の案内孔22で駆動する際の摺動面への潤滑オイ
ルの強制的な供給が不要となりアクチュエータの故障を
抑制することが可能となる。
【0027】上記のアーマチャ3は、必要に応じて、上
記第1ステム15又は後述する第2ステム14の一方又
は両方と接合又は機械的に締結してもよい。このように
すれば、アーマチャ3の電磁石6、7間の往復動を案内
することができる。
記第1ステム15又は後述する第2ステム14の一方又
は両方と接合又は機械的に締結してもよい。このように
すれば、アーマチャ3の電磁石6、7間の往復動を案内
することができる。
【0028】上記アーマチャ3と接合又は機械的締結を
する上記第1ステム15又は後述する第2ステム14と
して、アーマチャ3より比重の小さい材料を用いたステ
ムを選択すると、アーマチャ3と同種材料を用いたステ
ムを用いて一体の駆動用部材を構成するよりも軽量化が
図れる。
する上記第1ステム15又は後述する第2ステム14と
して、アーマチャ3より比重の小さい材料を用いたステ
ムを選択すると、アーマチャ3と同種材料を用いたステ
ムを用いて一体の駆動用部材を構成するよりも軽量化が
図れる。
【0029】上記接合又は機械的締結としては、接着剤
による接着や所定の加熱接合、圧接等の化学的接合、カ
シメや焼きバメ、冷やしバメ等の機械的締結等があげら
れる。また、脱着に対する信頼性を確保するため、ステ
ム円周方向に凹溝部を設け、ここにアーマチャ3を挟み
込んだリテーナー部品を用いた接合手段を採用すること
ができる。ここで、アーマチャ3よりも比重の小さい材
料としては、上記の窒化ケイ素若しくはサイアロンを主
成分とするセラミックス、粉末成形法によるアルミニウ
ム焼結材、或いはチタン合金があげられる。
による接着や所定の加熱接合、圧接等の化学的接合、カ
シメや焼きバメ、冷やしバメ等の機械的締結等があげら
れる。また、脱着に対する信頼性を確保するため、ステ
ム円周方向に凹溝部を設け、ここにアーマチャ3を挟み
込んだリテーナー部品を用いた接合手段を採用すること
ができる。ここで、アーマチャ3よりも比重の小さい材
料としては、上記の窒化ケイ素若しくはサイアロンを主
成分とするセラミックス、粉末成形法によるアルミニウ
ム焼結材、或いはチタン合金があげられる。
【0030】上記ステータ5は、鉄系材料を機械加工し
て製造してもよいが、鉄系粉末を粉末成形法によって成
形することにより製造してもよい。具体的には、上記鉄
系粉末を冷間金型プレス成形法、温間金型プレス成形法
又は射出成形法のいずれかの方法で成形することによ
り、製造することができる。
て製造してもよいが、鉄系粉末を粉末成形法によって成
形することにより製造してもよい。具体的には、上記鉄
系粉末を冷間金型プレス成形法、温間金型プレス成形法
又は射出成形法のいずれかの方法で成形することによ
り、製造することができる。
【0031】これに対し、従来の電磁石は、図5に示す
ように、電磁銅板31等を入れた凹部32や、案内孔3
3等を機械加工により形成されたステータ34にコイル
を巻き付けた構造を取るので、電磁石としては、体積の
大きいものとなり、切削等の機械加工が必要となる。
ように、電磁銅板31等を入れた凹部32や、案内孔3
3等を機械加工により形成されたステータ34にコイル
を巻き付けた構造を取るので、電磁石としては、体積の
大きいものとなり、切削等の機械加工が必要となる。
【0032】このため、上記の粉末成形法によって成形
する方法を採用することにより、図4に示すように、凹
部21や案内孔22を精度よく成形でき、成形後の機械
加工を省略できる利点がある。また、従来のステータ3
4に比べて、格段に体積を小さく構成することが可能と
なり、また予め形成したコイルを当該凹部に装着するこ
とが可能となり、極めて工数の少ない量産性に喜んだ製
造が可能となる。
する方法を採用することにより、図4に示すように、凹
部21や案内孔22を精度よく成形でき、成形後の機械
加工を省略できる利点がある。また、従来のステータ3
4に比べて、格段に体積を小さく構成することが可能と
なり、また予め形成したコイルを当該凹部に装着するこ
とが可能となり、極めて工数の少ない量産性に喜んだ製
造が可能となる。
【0033】特に、得られる成形体の密度を上げ、従来
の電磁石と同じ磁束密度を得、かつ、よりコンパクトに
ステータ5を成形するためには、温間でのプレス成形や
射出成形がより有利である。
の電磁石と同じ磁束密度を得、かつ、よりコンパクトに
ステータ5を成形するためには、温間でのプレス成形や
射出成形がより有利である。
【0034】上記粉末成形に使用される鉄系粉末は、通
常の鉄系粉末でもよいが、鉄酸化皮膜又は被覆樹脂膜を
有する鉄系粉末が好ましい。これらの鉄系粉末を用いて
粉末成形すると、得られたステータ5の構成成分とし
て、上記鉄酸化被膜又は被覆樹脂膜の一部又は全部が残
留する。このため、無垢の金属では生じやすい渦電流の
発生が抑制され、低鉄損のステータが得られる。このた
め、ステータ5をよりコンパクトに構成できることとな
る。上記鉄酸化皮膜とは、鉄系粉末の表面を酸化させる
ことにより形成される被膜をいう。また、上記被覆樹脂
膜とは、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を鉄系粉末の表面
に塗布、浸漬、蒸着等を行い、鉄系粉末の表面に形成さ
せた樹脂被膜をいう。
常の鉄系粉末でもよいが、鉄酸化皮膜又は被覆樹脂膜を
有する鉄系粉末が好ましい。これらの鉄系粉末を用いて
粉末成形すると、得られたステータ5の構成成分とし
て、上記鉄酸化被膜又は被覆樹脂膜の一部又は全部が残
留する。このため、無垢の金属では生じやすい渦電流の
発生が抑制され、低鉄損のステータが得られる。このた
め、ステータ5をよりコンパクトに構成できることとな
る。上記鉄酸化皮膜とは、鉄系粉末の表面を酸化させる
ことにより形成される被膜をいう。また、上記被覆樹脂
膜とは、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を鉄系粉末の表面
に塗布、浸漬、蒸着等を行い、鉄系粉末の表面に形成さ
せた樹脂被膜をいう。
【0035】このため、このステータ5を用いた電磁石
は、上記の体積減少の効果により、後述するハウジング
8を含めた構成部品の体積減少にもつながり重量軽減が
図れることになる。
は、上記の体積減少の効果により、後述するハウジング
8を含めた構成部品の体積減少にもつながり重量軽減が
図れることになる。
【0036】また、従来はステータ34の案内孔33に
ステムを通す場合、所定のすべり軸受を装着する必要が
あったのに対し、上記ステータ5を用いると、成形体表
面の平滑性や寸法精度が確保されるので、すべり軸受を
設ける必要がなく、案内孔22に第1ステム15又は第
2ステム14を挿入し、そして、これらを直接摺動させ
ることが可能となり、部品点数の軽減が重量低減および
量産性につながる。
ステムを通す場合、所定のすべり軸受を装着する必要が
あったのに対し、上記ステータ5を用いると、成形体表
面の平滑性や寸法精度が確保されるので、すべり軸受を
設ける必要がなく、案内孔22に第1ステム15又は第
2ステム14を挿入し、そして、これらを直接摺動させ
ることが可能となり、部品点数の軽減が重量低減および
量産性につながる。
【0037】上記コイル18は、鉄系材料から形成して
もよいが、アルミニウム金属やアルミニウム合金等のア
ルミニウムを主成分とする材料から形成するのが好まし
い。これにより、コイル18の軽量化が図ることができ
る。このコイル18としては、JIS H 4000に
規定されている、1000系や6000系のアルミニウ
ム合金を用いることができる。またコイル18の被覆材
としては、必要な耐熱性により異なるが、180℃以上
の耐熱性が好ましく、エステルイミドやポリイミド、ポ
リアミドイミドがあげられる。
もよいが、アルミニウム金属やアルミニウム合金等のア
ルミニウムを主成分とする材料から形成するのが好まし
い。これにより、コイル18の軽量化が図ることができ
る。このコイル18としては、JIS H 4000に
規定されている、1000系や6000系のアルミニウ
ム合金を用いることができる。またコイル18の被覆材
としては、必要な耐熱性により異なるが、180℃以上
の耐熱性が好ましく、エステルイミドやポリイミド、ポ
リアミドイミドがあげられる。
【0038】次に、この発明にかかる内燃機関用弁開閉
機構は、上記電磁アクチュエータ4と、この電磁アクチ
ュエータ4により吸排気ポートを開閉するバルブ9、ハ
ウジング8、及び第2ステム14から構成される。
機構は、上記電磁アクチュエータ4と、この電磁アクチ
ュエータ4により吸排気ポートを開閉するバルブ9、ハ
ウジング8、及び第2ステム14から構成される。
【0039】上記の電磁アクチュエータ4は、ハウジン
グ8に収納され、このハウジング8を固定部材20によ
って内燃機関本体19に取り付けられる。
グ8に収納され、このハウジング8を固定部材20によ
って内燃機関本体19に取り付けられる。
【0040】このハウジング8は、図1に示すように、
電磁石6、7の外周面を覆うハウジング8a、電磁石
6、7の上端部を覆うハウジング8b、2つの電磁石
6、7の隙間を保持するための電磁石間ハウジング8c
の組合せから構成されるが、ハウジング8としては、上
記3つの部材から構成されることに限定されるものでは
なく、この発明にかかる内燃機関用弁開閉機構の組立て
条件等に応じて任意の部材から構成することができる。
電磁石6、7の外周面を覆うハウジング8a、電磁石
6、7の上端部を覆うハウジング8b、2つの電磁石
6、7の隙間を保持するための電磁石間ハウジング8c
の組合せから構成されるが、ハウジング8としては、上
記3つの部材から構成されることに限定されるものでは
なく、この発明にかかる内燃機関用弁開閉機構の組立て
条件等に応じて任意の部材から構成することができる。
【0041】上記ハウジング8を形成する材料として
は、鉄系材料でもよいが、金属多孔体よりなる骨材に金
属材料を含浸させた含浸複合材料が好ましい。この材料
を用いることにより、強度の高いハウジング8が得ら
れ、また、ハウジング8の薄肉化、コンパクト化が可能
となる。このため、重量軽減につなげることができる。
は、鉄系材料でもよいが、金属多孔体よりなる骨材に金
属材料を含浸させた含浸複合材料が好ましい。この材料
を用いることにより、強度の高いハウジング8が得ら
れ、また、ハウジング8の薄肉化、コンパクト化が可能
となる。このため、重量軽減につなげることができる。
【0042】上記金属多孔体は、発泡樹脂に黒鉛等で導
電処理をした後に電気メッキし、熱処理して発泡樹脂を
除去して得る方法、発泡樹脂に金属・樹脂スラリーを含
浸させて乾燥し、次いで熱処理して発泡樹脂を除去して
得る方法等によって製造することができる。
電処理をした後に電気メッキし、熱処理して発泡樹脂を
除去して得る方法、発泡樹脂に金属・樹脂スラリーを含
浸させて乾燥し、次いで熱処理して発泡樹脂を除去して
得る方法等によって製造することができる。
【0043】上記金属多孔体としてはFe,Cr,Ni
等を含む高強度な合金材料が好ましく、またその体積率
は、必要とされる強度や重量等により変わるが、3%〜
20%の範囲内であることが好ましい。
等を含む高強度な合金材料が好ましく、またその体積率
は、必要とされる強度や重量等により変わるが、3%〜
20%の範囲内であることが好ましい。
【0044】上記の金属多孔体よりなる骨材に含浸させ
る金属材料としては、アルミニウム金属やアルミニウム
合金等のアルミニウムを主成分とする材料、マグネシウ
ム金属やマグネシウム合金等のマグネシウムを主成分と
する材料、又は発泡アルミニウムから選ばれるいずれか
1つ又は2つ以上があげられる。
る金属材料としては、アルミニウム金属やアルミニウム
合金等のアルミニウムを主成分とする材料、マグネシウ
ム金属やマグネシウム合金等のマグネシウムを主成分と
する材料、又は発泡アルミニウムから選ばれるいずれか
1つ又は2つ以上があげられる。
【0045】上記の金属多孔体よりなる骨材に金属材料
を含浸させて含浸複合化する方法としては、ダイキャス
ト、溶湯鍛造等の高圧鋳造法や、数MPa以下の低圧で
の含浸鋳造法も用いることができる。これは金属多孔体
のセル孔径が0.1mm〜1mm程度と比較的大きなサ
イズであることと、全てのセルが連通したオープンセル
構造を有するためである。
を含浸させて含浸複合化する方法としては、ダイキャス
ト、溶湯鍛造等の高圧鋳造法や、数MPa以下の低圧で
の含浸鋳造法も用いることができる。これは金属多孔体
のセル孔径が0.1mm〜1mm程度と比較的大きなサ
イズであることと、全てのセルが連通したオープンセル
構造を有するためである。
【0046】上記発泡アルミニウムとは、アルミニウム
金属やアルミニウム−カルシウム合金等のアルニミウム
合金を溶融させ、これに水素化チタニウムや水素化ジル
コニウム等の発泡剤を加え、この発泡剤の分解によって
発泡を生じさせて得られた発泡状態のアルミニウム金属
又はアルミニウム合金をいう。
金属やアルミニウム−カルシウム合金等のアルニミウム
合金を溶融させ、これに水素化チタニウムや水素化ジル
コニウム等の発泡剤を加え、この発泡剤の分解によって
発泡を生じさせて得られた発泡状態のアルミニウム金属
又はアルミニウム合金をいう。
【0047】このようにして得られた含浸複合材料は、
上記金属材料として、アルミニウム系材料やマグネシウ
ム系材料を用いると、全体として重量を軽減することが
でき、ハウジング8自体の重量軽減を図ることができ
る。
上記金属材料として、アルミニウム系材料やマグネシウ
ム系材料を用いると、全体として重量を軽減することが
でき、ハウジング8自体の重量軽減を図ることができ
る。
【0048】上記固定部材20は、図1に示すように、
一般にボルトが使用される。この固定部材20の材料と
しては、鉄系材料を用いることができるが、アルミニウ
ム金属やアルミニウム合金等のアルミニウムを主成分と
する材料を用いるのが好ましい。
一般にボルトが使用される。この固定部材20の材料と
しては、鉄系材料を用いることができるが、アルミニウ
ム金属やアルミニウム合金等のアルミニウムを主成分と
する材料を用いるのが好ましい。
【0049】固定部材20として上記のアルミニウムを
主成分とする材料を用いることにより、軽量化が図れ
る。また、固定部材20として上記のアルミニウムを主
成分とする材料を用いることは、このハウジング8を取
り付ける内燃機関本体19、例えばエンジンヘッド等
は、アルミニウム系材料でできているため、組み付け時
及び動作時に温度変化が生じたときの熱膨張係数の差異
により余分な応力発生が抑制できるために好ましい。上
記固定部材20を構成する材料の具体例としては、JI
S H 4000に規定の材料がよく、引張強度の点で
は4000、5000、6000、7000系が好まし
い。
主成分とする材料を用いることにより、軽量化が図れ
る。また、固定部材20として上記のアルミニウムを主
成分とする材料を用いることは、このハウジング8を取
り付ける内燃機関本体19、例えばエンジンヘッド等
は、アルミニウム系材料でできているため、組み付け時
及び動作時に温度変化が生じたときの熱膨張係数の差異
により余分な応力発生が抑制できるために好ましい。上
記固定部材20を構成する材料の具体例としては、JI
S H 4000に規定の材料がよく、引張強度の点で
は4000、5000、6000、7000系が好まし
い。
【0050】上記内燃機関本体19には、この内燃機関
の吸気ポート25又は排気ポート26と燃焼室27とを
導通又は遮断するためのバルブ9が設けられる。
の吸気ポート25又は排気ポート26と燃焼室27とを
導通又は遮断するためのバルブ9が設けられる。
【0051】このバルブ9は、弁を構成するマージン部
17と、軸を構成するステム部16とから形成される。
このバルブ9を構成する材料は、鉄系材料でもよいが、
少なくとも、マージン部17が耐熱性を有する材料であ
ればよい。その構成としては、図1に示すように、ステ
ム部16とマージン部17とを同一材質で構成するも
の、例えば、両者共、窒化ケイ素若しくはサイアロンを
主成分とするセラミックスを用いたものや、図3に示す
ように、ステム部16とマージン部17とを異なる材質
で構成するもの、例えば、ステム部16として、上記ア
ルミニウム合金固化材を用い、マージン部17として耐
熱鋼合金を用いたものがあげられる。これらの材料を用
いることにより、弁を構成するマージン部17の耐熱性
を維持するとともに、軽量化に寄与することができる。
17と、軸を構成するステム部16とから形成される。
このバルブ9を構成する材料は、鉄系材料でもよいが、
少なくとも、マージン部17が耐熱性を有する材料であ
ればよい。その構成としては、図1に示すように、ステ
ム部16とマージン部17とを同一材質で構成するも
の、例えば、両者共、窒化ケイ素若しくはサイアロンを
主成分とするセラミックスを用いたものや、図3に示す
ように、ステム部16とマージン部17とを異なる材質
で構成するもの、例えば、ステム部16として、上記ア
ルミニウム合金固化材を用い、マージン部17として耐
熱鋼合金を用いたものがあげられる。これらの材料を用
いることにより、弁を構成するマージン部17の耐熱性
を維持するとともに、軽量化に寄与することができる。
【0052】上記耐熱鋼合金としては、JIS SUH
3(Fe−11重量%Cr−2重量%Si−1重量%M
o−0.6重量%Mn−0.4重量%C)等を例として
あげられる。
3(Fe−11重量%Cr−2重量%Si−1重量%M
o−0.6重量%Mn−0.4重量%C)等を例として
あげられる。
【0053】上記窒化ケイ素若しくはサイアロンを主成
分とするセラミックスに関しては、破損に対する信頼性
の確保から窒化ケイ素若しくはサイアロンが80重量%
以上含まれ、相対密度が95重量%以上の焼結体の使用
が好ましい。
分とするセラミックスに関しては、破損に対する信頼性
の確保から窒化ケイ素若しくはサイアロンが80重量%
以上含まれ、相対密度が95重量%以上の焼結体の使用
が好ましい。
【0054】上記セラミックスには、繊維やウィスカで
強化された繊維強化セラミックスやウィスカ強化セラミ
ックスが含まれる。
強化された繊維強化セラミックスやウィスカ強化セラミ
ックスが含まれる。
【0055】また、アルミニウム合金固化材は、摺動状
況下における耐熱強度を有するので、微細なアルミ基結
晶粒内に、同程度に微細な金属間化合物が析出して耐熱
強化した合金設計を有し、かつ緻密体であることが望ま
しい。このような例としては、Al−17重量%Si−
1.5重量%Zr−1.5%Ni−2%Fe−5%Mm
があげられる。ここで、「Mm」とは、ミッシュメタ
ル、すなわち、ランタンやセリウム等の希土類元素で主
に構成された複合金属をいう。
況下における耐熱強度を有するので、微細なアルミ基結
晶粒内に、同程度に微細な金属間化合物が析出して耐熱
強化した合金設計を有し、かつ緻密体であることが望ま
しい。このような例としては、Al−17重量%Si−
1.5重量%Zr−1.5%Ni−2%Fe−5%Mm
があげられる。ここで、「Mm」とは、ミッシュメタ
ル、すなわち、ランタンやセリウム等の希土類元素で主
に構成された複合金属をいう。
【0056】ステム部16として、上記アルミニウム合
金固化材を用い、マージン部17として、耐熱鋼合金を
用いる場合、これらは熱圧着等によって接合できる。
金固化材を用い、マージン部17として、耐熱鋼合金を
用いる場合、これらは熱圧着等によって接合できる。
【0057】このように、ステム部16とマージン部1
7とを異なる材料で製造して接合する方法により、バル
ブの大部分をアルミニウム合金化して軽量化を図ること
ができ、燃焼にさらされ、高温となる部位を選択的に強
化することが可能となる。
7とを異なる材料で製造して接合する方法により、バル
ブの大部分をアルミニウム合金化して軽量化を図ること
ができ、燃焼にさらされ、高温となる部位を選択的に強
化することが可能となる。
【0058】また、上記バルブ9、特にステム部16の
表面又は端面には、図1や図3の点模様で示すように、
セラミックス摺動膜、炭素系摺動膜、又は複合材摺動膜
等の摺動膜を設けることができる。上記バルブ9、特に
ステム部16の表面に上記摺動膜を設けることにより、
バルブ9の駆動する際の後述するバルブガイド11との
摺動面での動摩擦係数や焼き付き性の低減が図れ、摺動
によるエネルギーロスを軽減させることが可能となる。
さらに、上記バルブ9のステム部16の端面に上記摺動
膜を設けると、第1ステム15の端面と回転しながら接
触する際、生じる摩擦係数を低減することができ、エネ
ルギーロスを軽減することが可能となる。
表面又は端面には、図1や図3の点模様で示すように、
セラミックス摺動膜、炭素系摺動膜、又は複合材摺動膜
等の摺動膜を設けることができる。上記バルブ9、特に
ステム部16の表面に上記摺動膜を設けることにより、
バルブ9の駆動する際の後述するバルブガイド11との
摺動面での動摩擦係数や焼き付き性の低減が図れ、摺動
によるエネルギーロスを軽減させることが可能となる。
さらに、上記バルブ9のステム部16の端面に上記摺動
膜を設けると、第1ステム15の端面と回転しながら接
触する際、生じる摩擦係数を低減することができ、エネ
ルギーロスを軽減することが可能となる。
【0059】上記摺動膜を構成する材料としては、元素
周期律表のIVa、Va、VIa族金属あるいはアルミ
ニウム(Al)、ホウ素(B)、シリコン(Si)の窒
化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭化物、炭酸窒
化物、硫化物等のセラミックス膜、ダイヤモンドライク
カーボン膜(以下、「DLC膜」と略する。)、ダイヤ
膜、窒化炭素膜、固定潤滑材としての金属化合物の粉末
粒子をポリマーに分散させた複合材膜等があげられる。
周期律表のIVa、Va、VIa族金属あるいはアルミ
ニウム(Al)、ホウ素(B)、シリコン(Si)の窒
化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭化物、炭酸窒
化物、硫化物等のセラミックス膜、ダイヤモンドライク
カーボン膜(以下、「DLC膜」と略する。)、ダイヤ
膜、窒化炭素膜、固定潤滑材としての金属化合物の粉末
粒子をポリマーに分散させた複合材膜等があげられる。
【0060】上記複合材膜に使用される金属化合物は、
固体潤滑材としての性質を有することが必要であり、具
体的には、MoS2 、BN、CaF2 、Cr2 O3 、M
oO 3 、及びB2 O3 の少なくとも1種が好ましい。
固体潤滑材としての性質を有することが必要であり、具
体的には、MoS2 、BN、CaF2 、Cr2 O3 、M
oO 3 、及びB2 O3 の少なくとも1種が好ましい。
【0061】また、上記複合材膜に使用されるポリマー
は、金属間化合物の粉末粒子を保持するバインダーとし
ての役割を果たすことが必要であり、具体的には、ポリ
アミドイミド、ポリイミド、ポリ四フッ化エチレン、ポ
リフェニレンサルファイド、及びジアリルフタレート樹
脂の少なくとも1種が好ましい。ただし、上記以外のポ
リマーの種類によっては、金属化合物粉末粒子を含む複
合材被膜が軟質となり、耐摩耗性を低下させる場合があ
るので、このポリマーの選択には注意を要する。
は、金属間化合物の粉末粒子を保持するバインダーとし
ての役割を果たすことが必要であり、具体的には、ポリ
アミドイミド、ポリイミド、ポリ四フッ化エチレン、ポ
リフェニレンサルファイド、及びジアリルフタレート樹
脂の少なくとも1種が好ましい。ただし、上記以外のポ
リマーの種類によっては、金属化合物粉末粒子を含む複
合材被膜が軟質となり、耐摩耗性を低下させる場合があ
るので、このポリマーの選択には注意を要する。
【0062】上記摺動膜の構成としては、上記の材料の
うち、いずれか一種の材料を用いた摺動膜、あるいは2
種以上の混合摺動膜、及び、上記一種の材料からなる摺
動膜や混合摺動膜の積層摺動膜があげられる。これらの
摺動膜を設けることにより、上記バルブ9、特にステム
部16の表面が後述するバルブガイド11で駆動する際
の摺動面への潤滑オイルの強制的な供給が不要となりア
クチュエータの故障を抑制することが可能となる。
うち、いずれか一種の材料を用いた摺動膜、あるいは2
種以上の混合摺動膜、及び、上記一種の材料からなる摺
動膜や混合摺動膜の積層摺動膜があげられる。これらの
摺動膜を設けることにより、上記バルブ9、特にステム
部16の表面が後述するバルブガイド11で駆動する際
の摺動面への潤滑オイルの強制的な供給が不要となりア
クチュエータの故障を抑制することが可能となる。
【0063】上記バルブ9は、アーマチャ3を一方の電
磁石7の方に移動させることにより、第1ステム15を
バルブ9のステム部16を押して開弁操作を行うよう
に、電磁アクチュエータ4の第1ステム15の先端部と
バルブ9のステム部16の先端部とを突き合わせるよう
に設けられる。
磁石7の方に移動させることにより、第1ステム15を
バルブ9のステム部16を押して開弁操作を行うよう
に、電磁アクチュエータ4の第1ステム15の先端部と
バルブ9のステム部16の先端部とを突き合わせるよう
に設けられる。
【0064】また、閉弁操作を行うための付勢力をバル
ブ9に与えるため、バルブ9のステム部16に、リテイ
ナー13を設けると共に、このリテイナー13と内燃機
関本体19との間に第1戻しバネ2を取り付ける。
ブ9に与えるため、バルブ9のステム部16に、リテイ
ナー13を設けると共に、このリテイナー13と内燃機
関本体19との間に第1戻しバネ2を取り付ける。
【0065】さらに、バルブ9の開弁及び閉弁を案内す
るためのバルブガイド11を内燃機関本体19に設け
る。
るためのバルブガイド11を内燃機関本体19に設け
る。
【0066】具体的には、バルブ9のマージン部17が
吸気ポート25又は排気ポート26と燃焼室27との境
界に設けられ、その境界部にバルブシート12が取り付
けられる。バルブ9は、上記の第1戻しバネ2によって
閉鎖され、吸気ポート25又は排気ポート26と燃焼室
27とは遮断される。そして、アーマチャ3の移動によ
って第1ステム15がバルブ9のステム部16の先端を
押すと、マージン部17が燃焼室27内に押し出され、
吸気ポート25又は排気ポート26と燃焼室27が導通
される。その後、再び第1戻しバネ2の付勢力により、
マージン部17がバルブシート12に押しつけられ、そ
の経路は遮断される。ここで、バルブシート12は、マ
ージン部17を受ける部材であり、これにより、マージ
ン部17が内燃機関本体19に直接衝突するのを防止で
きる。
吸気ポート25又は排気ポート26と燃焼室27との境
界に設けられ、その境界部にバルブシート12が取り付
けられる。バルブ9は、上記の第1戻しバネ2によって
閉鎖され、吸気ポート25又は排気ポート26と燃焼室
27とは遮断される。そして、アーマチャ3の移動によ
って第1ステム15がバルブ9のステム部16の先端を
押すと、マージン部17が燃焼室27内に押し出され、
吸気ポート25又は排気ポート26と燃焼室27が導通
される。その後、再び第1戻しバネ2の付勢力により、
マージン部17がバルブシート12に押しつけられ、そ
の経路は遮断される。ここで、バルブシート12は、マ
ージン部17を受ける部材であり、これにより、マージ
ン部17が内燃機関本体19に直接衝突するのを防止で
きる。
【0067】また、第1戻しバネ2は、内燃機関本体1
9に設けられた凹部に収納されており、また、バルブガ
イド11は、上記凹部と吸気ポート25又は排気ポート
26との間を貫通するバルブ9のステム部16をガイド
するように設けられる。
9に設けられた凹部に収納されており、また、バルブガ
イド11は、上記凹部と吸気ポート25又は排気ポート
26との間を貫通するバルブ9のステム部16をガイド
するように設けられる。
【0068】上記リテイナー13、13’を構成する材
料としては、鉄系材料であってもよいが、高速でのバル
ブ9の開閉特性を向上する慣性重量低減および内燃機関
総重量低減の観点から、上記のアルミニウム合金固化材
が好ましい。これは、圧縮バネの繰り返し応力を受ける
ため、高い疲労特性を要求されるため、サブミクロンの
微細な結晶粒を形成する合金設計と急冷凝固プロセスを
行う必要があるからである。これを用いることにより、
リテイナー13、13’自体を軽量化することができ
る。
料としては、鉄系材料であってもよいが、高速でのバル
ブ9の開閉特性を向上する慣性重量低減および内燃機関
総重量低減の観点から、上記のアルミニウム合金固化材
が好ましい。これは、圧縮バネの繰り返し応力を受ける
ため、高い疲労特性を要求されるため、サブミクロンの
微細な結晶粒を形成する合金設計と急冷凝固プロセスを
行う必要があるからである。これを用いることにより、
リテイナー13、13’自体を軽量化することができ
る。
【0069】上記アルミニウム合金固化材としては、上
記のバルブ9や第1ステム15、第2ステム14等で使
用されるアルミニウム合金固化材を使用することができ
るが、バルブ高速運動時に第1戻しバネ2や第2戻しバ
ネ1との摺動が生じるため、アルミニウム合金だけでは
対処が困難となる場合がある。この場合は、平均粒径1
〜5μm程度、最大径15μm程度の硬質粒子を10重
量%配合した上記のアルミニウム合金粉末を使用するこ
とにより、摩耗を抑制することができる。上記硬質粒子
としては、窒化セラミック、酸化セラミック、炭化セラ
ミック等が好ましい。この例としては、窒化珪素、アル
ミナ、炭化珪素等があげられる。
記のバルブ9や第1ステム15、第2ステム14等で使
用されるアルミニウム合金固化材を使用することができ
るが、バルブ高速運動時に第1戻しバネ2や第2戻しバ
ネ1との摺動が生じるため、アルミニウム合金だけでは
対処が困難となる場合がある。この場合は、平均粒径1
〜5μm程度、最大径15μm程度の硬質粒子を10重
量%配合した上記のアルミニウム合金粉末を使用するこ
とにより、摩耗を抑制することができる。上記硬質粒子
としては、窒化セラミック、酸化セラミック、炭化セラ
ミック等が好ましい。この例としては、窒化珪素、アル
ミナ、炭化珪素等があげられる。
【0070】また、上記リテイナー13、13’が第1
戻しバネ2や第2戻しバネ1と接触する部分、すなわ
ち、バネ受け端面28、28’に、図1の点模様で示す
ように、セラミックス摺動膜、炭素系摺動膜、又は複合
材摺動膜等の摺動膜を設けることができる。上記リテイ
ナー13、13’のバネ受け端面28、28’に上記摺
動膜を設けることにより、上記リテイナー13、13’
が第1戻しバネ2や第2戻しバネ1と摺動する際の摩擦
係数や焼き付き性の低減が図れ、摺動によるエネルギー
ロスを軽減させることが可能となる。
戻しバネ2や第2戻しバネ1と接触する部分、すなわ
ち、バネ受け端面28、28’に、図1の点模様で示す
ように、セラミックス摺動膜、炭素系摺動膜、又は複合
材摺動膜等の摺動膜を設けることができる。上記リテイ
ナー13、13’のバネ受け端面28、28’に上記摺
動膜を設けることにより、上記リテイナー13、13’
が第1戻しバネ2や第2戻しバネ1と摺動する際の摩擦
係数や焼き付き性の低減が図れ、摺動によるエネルギー
ロスを軽減させることが可能となる。
【0071】上記摺動膜を構成する材料としては、元素
周期律表のIVa、Va、VIa族金属あるいはアルミ
ニウム(Al)、ホウ素(B)、シリコン(Si)の窒
化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭化物、炭酸窒
化物、硫化物等のセラミックス膜、ダイヤモンドライク
カーボン膜(以下、「DLC膜」と略する。)、ダイヤ
膜、窒化炭素膜、固定潤滑材としての金属化合物の粉末
粒子をポリマーに分散させた複合材膜等があげられる。
周期律表のIVa、Va、VIa族金属あるいはアルミ
ニウム(Al)、ホウ素(B)、シリコン(Si)の窒
化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭化物、炭酸窒
化物、硫化物等のセラミックス膜、ダイヤモンドライク
カーボン膜(以下、「DLC膜」と略する。)、ダイヤ
膜、窒化炭素膜、固定潤滑材としての金属化合物の粉末
粒子をポリマーに分散させた複合材膜等があげられる。
【0072】上記複合材膜に使用される金属化合物は、
固体潤滑材としての性質を有することが必要であり、具
体的には、MoS2 、BN、CaF2 、Cr2 O3 、M
oO 3 、及びB2 O3 の少なくとも1種が好ましい。
固体潤滑材としての性質を有することが必要であり、具
体的には、MoS2 、BN、CaF2 、Cr2 O3 、M
oO 3 、及びB2 O3 の少なくとも1種が好ましい。
【0073】また、上記複合材膜に使用されるポリマー
は、金属間化合物の粉末粒子を保持するバインダーとし
ての役割を果たすことが必要であり、具体的には、ポリ
アミドイミド、ポリイミド、ポリ四フッ化エチレン、ポ
リフェニレンサルファイド、及びジアリルフタレート樹
脂の少なくとも1種が好ましい。ただし、上記以外のポ
リマーの種類によっては、金属化合物粉末粒子を含む複
合材被膜が軟質となり、耐摩耗性を低下させる場合があ
るので、このポリマーの選択には注意を要する。
は、金属間化合物の粉末粒子を保持するバインダーとし
ての役割を果たすことが必要であり、具体的には、ポリ
アミドイミド、ポリイミド、ポリ四フッ化エチレン、ポ
リフェニレンサルファイド、及びジアリルフタレート樹
脂の少なくとも1種が好ましい。ただし、上記以外のポ
リマーの種類によっては、金属化合物粉末粒子を含む複
合材被膜が軟質となり、耐摩耗性を低下させる場合があ
るので、このポリマーの選択には注意を要する。
【0074】上記摺動膜の構成としては、上記の材料の
うち、いずれか一種の材料を用いた摺動膜、あるいは2
種以上の混合摺動膜、及び、上記一種の材料からなる摺
動膜や混合摺動膜の積層摺動膜があげられる。
うち、いずれか一種の材料を用いた摺動膜、あるいは2
種以上の混合摺動膜、及び、上記一種の材料からなる摺
動膜や混合摺動膜の積層摺動膜があげられる。
【0075】上記のアーマチャ3の面のうち、第1ステ
ム15を設けた面と反対側の面に第2ステム14が設け
られる。そして、この第2ステム14に上記と同様のリ
テイナー13’が設けられ、このリテイナー13’とハ
ウジング8との間に、上記第2ステム14がアーマチャ
3を押す方向の付勢力を与える第2戻しバネ1が取り付
けられる。
ム15を設けた面と反対側の面に第2ステム14が設け
られる。そして、この第2ステム14に上記と同様のリ
テイナー13’が設けられ、このリテイナー13’とハ
ウジング8との間に、上記第2ステム14がアーマチャ
3を押す方向の付勢力を与える第2戻しバネ1が取り付
けられる。
【0076】この第2戻しバネ1により、アーマチャ3
にかかる第1戻しバネ2の付勢力に対抗することがで
き、アーマチャ3が第1戻しバネ2の付勢力によって、
他方の電磁石6の方に押しつけられるのを防止できる。
にかかる第1戻しバネ2の付勢力に対抗することがで
き、アーマチャ3が第1戻しバネ2の付勢力によって、
他方の電磁石6の方に押しつけられるのを防止できる。
【0077】上記第2ステム14を構成する材料として
は、鉄系材料でもよいが、軽量化を図る為には、窒化ケ
イ素若しくはサイアロンを主成分とするセラミックス、
アルミニウム合金固化材、チタン合金等を用いることが
できる。
は、鉄系材料でもよいが、軽量化を図る為には、窒化ケ
イ素若しくはサイアロンを主成分とするセラミックス、
アルミニウム合金固化材、チタン合金等を用いることが
できる。
【0078】上記窒化ケイ素若しくはサイアロンを主成
分とするセラミックスに関しては、破損に対する信頼性
の確保から窒化ケイ素若しくはサイアロンが80重量%
以上含まれ、相対密度が95重量%以上の焼結体の使用
が好ましい。
分とするセラミックスに関しては、破損に対する信頼性
の確保から窒化ケイ素若しくはサイアロンが80重量%
以上含まれ、相対密度が95重量%以上の焼結体の使用
が好ましい。
【0079】さらに、上記セラミックスには、繊維やウ
ィスカで強化された繊維強化セラミックスやウィスカ強
化セラミックスが含まれる。
ィスカで強化された繊維強化セラミックスやウィスカ強
化セラミックスが含まれる。
【0080】また、アルミニウム合金固化材としては、
摺動状況下において、耐熱強度を有する高温摺動部材で
ある必要があるので、上記のバルブ9で用いたアルミニ
ウム合金固化材を用いることができる。
摺動状況下において、耐熱強度を有する高温摺動部材で
ある必要があるので、上記のバルブ9で用いたアルミニ
ウム合金固化材を用いることができる。
【0081】また、上記第1ステム15と第2ステム1
4とは、同じ材質で構成してもよく、異なる材質で構成
してもよい。
4とは、同じ材質で構成してもよく、異なる材質で構成
してもよい。
【0082】さらに、上記第2ステム14の表面や端面
には、図1の点模様で示すように、セラミックス摺動
膜、炭素系摺動膜、又は複合材摺動膜等の摺動膜を設け
ることができる。上記第2ステム14の表面に上記摺動
膜を設けることにより、上記第2ステム14がステータ
5の案内孔22’で駆動する際の摺動面での動摩擦係数
や焼き付き性の低減が図れ、摺動によるエネルギーロス
を軽減させることが可能となる。また、上記第2ステム
14の端面に上記摺動膜を設けると、アーマチャ3と回
転しながら接触する際、生じる摩擦係数を低減すること
ができ、エネルギーロスを軽減することが可能となる。
には、図1の点模様で示すように、セラミックス摺動
膜、炭素系摺動膜、又は複合材摺動膜等の摺動膜を設け
ることができる。上記第2ステム14の表面に上記摺動
膜を設けることにより、上記第2ステム14がステータ
5の案内孔22’で駆動する際の摺動面での動摩擦係数
や焼き付き性の低減が図れ、摺動によるエネルギーロス
を軽減させることが可能となる。また、上記第2ステム
14の端面に上記摺動膜を設けると、アーマチャ3と回
転しながら接触する際、生じる摩擦係数を低減すること
ができ、エネルギーロスを軽減することが可能となる。
【0083】上記摺動膜を構成する材料としては、元素
周期律表のIVa、Va、VIa族金属あるいはアルミ
ニウム(Al)、ホウ素(B)、シリコン(Si)の窒
化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭化物、炭酸窒
化物、硫化物等のセラミックス膜、ダイヤモンドライク
カーボン膜(以下、「DLC膜」と略する。)、ダイヤ
膜、窒化炭素膜、固定潤滑材としての金属化合物の粉末
粒子をポリマーに分散させた複合材膜等があげられる。
周期律表のIVa、Va、VIa族金属あるいはアルミ
ニウム(Al)、ホウ素(B)、シリコン(Si)の窒
化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭化物、炭酸窒
化物、硫化物等のセラミックス膜、ダイヤモンドライク
カーボン膜(以下、「DLC膜」と略する。)、ダイヤ
膜、窒化炭素膜、固定潤滑材としての金属化合物の粉末
粒子をポリマーに分散させた複合材膜等があげられる。
【0084】上記複合材膜に使用される金属化合物は、
固体潤滑材としての性質を有することが必要であり、具
体的には、MoS2 、BN、CaF2 、Cr2 O3 、M
oO 3 、及びB2 O3 の少なくとも1種が好ましい。
固体潤滑材としての性質を有することが必要であり、具
体的には、MoS2 、BN、CaF2 、Cr2 O3 、M
oO 3 、及びB2 O3 の少なくとも1種が好ましい。
【0085】また、上記複合材膜に使用されるポリマー
は、金属間化合物の粉末粒子を保持するバインダーとし
ての役割を果たすことが必要であり、具体的には、ポリ
アミドイミド、ポリイミド、ポリ四フッ化エチレン、ポ
リフェニレンサルファイド、及びジアリルフタレート樹
脂の少なくとも1種が好ましい。ただし、上記以外のポ
リマーの種類によっては、金属化合物粉末粒子を含む複
合材被膜が軟質となり、耐摩耗性を低下させる場合があ
るので、このポリマーの選択には注意を要する。
は、金属間化合物の粉末粒子を保持するバインダーとし
ての役割を果たすことが必要であり、具体的には、ポリ
アミドイミド、ポリイミド、ポリ四フッ化エチレン、ポ
リフェニレンサルファイド、及びジアリルフタレート樹
脂の少なくとも1種が好ましい。ただし、上記以外のポ
リマーの種類によっては、金属化合物粉末粒子を含む複
合材被膜が軟質となり、耐摩耗性を低下させる場合があ
るので、このポリマーの選択には注意を要する。
【0086】上記摺動膜の構成としては、上記の材料の
うち、いずれか一種の材料を用いた摺動膜、あるいは2
種以上の混合摺動膜、及び、上記一種の材料からなる摺
動膜や混合摺動膜の積層摺動膜があげられる。これらの
摺動膜を設けることにより、上記第2ステム14がステ
ータ5の案内孔22’で駆動する際の摺動面への潤滑オ
イルの強制的な供給が不要となりアクチュエータの故障
を抑制することが可能となる。
うち、いずれか一種の材料を用いた摺動膜、あるいは2
種以上の混合摺動膜、及び、上記一種の材料からなる摺
動膜や混合摺動膜の積層摺動膜があげられる。これらの
摺動膜を設けることにより、上記第2ステム14がステ
ータ5の案内孔22’で駆動する際の摺動面への潤滑オ
イルの強制的な供給が不要となりアクチュエータの故障
を抑制することが可能となる。
【0087】上記第1戻しバネ2又は第2戻しバネ1を
構成する材料としては、鉄系材料でもよいが、下記の材
料、すなわち、C量0.55〜0.70重量%、Si量
1.0〜2.2重量%、Cr量1重量%以下、Mn量1
重量%以下、V量0.2重量%以下、必要に応じてMo
及びNbを含有し、引張強度1960N/mm2 以上、
SiO2 やAl2 O3 等の介在物が25μm以下、焼戻
しマルテンサイト組織を有した合金鋼を用いることによ
り、所望のバネ特性を得ることができると共に、バネ重
量が軽減できる。こうした高強度鋼の場合、溶解鋳造、
熱間圧延後、シェービング、伸線、パテンティングを組
み合わせて目的の線径まで加工し、その後焼入れ焼戻し
を行い鋼線を得る。その後コイリング加工、歪取り焼き
なまし、ショットピーニング、さらに必要に応じて窒化
処理、ショットピーニング、歪取り焼きなましが行われ
るのが一般的である。
構成する材料としては、鉄系材料でもよいが、下記の材
料、すなわち、C量0.55〜0.70重量%、Si量
1.0〜2.2重量%、Cr量1重量%以下、Mn量1
重量%以下、V量0.2重量%以下、必要に応じてMo
及びNbを含有し、引張強度1960N/mm2 以上、
SiO2 やAl2 O3 等の介在物が25μm以下、焼戻
しマルテンサイト組織を有した合金鋼を用いることによ
り、所望のバネ特性を得ることができると共に、バネ重
量が軽減できる。こうした高強度鋼の場合、溶解鋳造、
熱間圧延後、シェービング、伸線、パテンティングを組
み合わせて目的の線径まで加工し、その後焼入れ焼戻し
を行い鋼線を得る。その後コイリング加工、歪取り焼き
なまし、ショットピーニング、さらに必要に応じて窒化
処理、ショットピーニング、歪取り焼きなましが行われ
るのが一般的である。
【0088】さらに、第1戻しバネ2又は第2戻しバネ
1の構成材料として、AlとVの合計が13重量%以上
からなり、引張り強さが1500N/mm2 以上で表面
に耐磨耗性の良好な表面被覆のされているチタン合金を
用いると、所望のバネ特性を得ることができ、バネ重量
が軽減できる。高強度チタン合金は、真空中で溶解し、
成分偏析が十分低減するまで溶解鋳造を繰り返し、鋳造
後熱間圧延し、その後溶体化処理と伸線加工を繰り返
し、目的の線径まで加工後、時効処理を施す。コイリン
グ加工後は上記の工程と基本的に同様である。
1の構成材料として、AlとVの合計が13重量%以上
からなり、引張り強さが1500N/mm2 以上で表面
に耐磨耗性の良好な表面被覆のされているチタン合金を
用いると、所望のバネ特性を得ることができ、バネ重量
が軽減できる。高強度チタン合金は、真空中で溶解し、
成分偏析が十分低減するまで溶解鋳造を繰り返し、鋳造
後熱間圧延し、その後溶体化処理と伸線加工を繰り返
し、目的の線径まで加工後、時効処理を施す。コイリン
グ加工後は上記の工程と基本的に同様である。
【0089】さらにまた、第1戻しバネ2又は第2戻し
バネ1の構成材料として、Cu、Mg及びZnが合計で
5重量%以上で結晶粒径のアスペクト比が3以上の長い
結晶粒を有し、引張強さが600N/mm2 以上のアル
ミニウム合金を用いると、所望のバネ特性を得ることが
できると共に、バネ重量が軽減できる。高強度アルミニ
ウム合金は、目的成分の粉末を作成し、その紛末をイン
ゴットに固化したのち、鍛造、圧延の両方もしくはどち
らかの加工を行い、さらに伸線加工、溶体化を繰り返
し、目的の線経とし、最終的に時効処理を施す。コイリ
ング以降の工程は高強度鋼と基本的に同じであるが、窒
化処理は施さない。
バネ1の構成材料として、Cu、Mg及びZnが合計で
5重量%以上で結晶粒径のアスペクト比が3以上の長い
結晶粒を有し、引張強さが600N/mm2 以上のアル
ミニウム合金を用いると、所望のバネ特性を得ることが
できると共に、バネ重量が軽減できる。高強度アルミニ
ウム合金は、目的成分の粉末を作成し、その紛末をイン
ゴットに固化したのち、鍛造、圧延の両方もしくはどち
らかの加工を行い、さらに伸線加工、溶体化を繰り返
し、目的の線経とし、最終的に時効処理を施す。コイリ
ング以降の工程は高強度鋼と基本的に同じであるが、窒
化処理は施さない。
【0090】また、上記のチタン合金やアルミニウム合
金を第1戻しバネ2又は第2戻しバネ1に用いるため
に、表面に耐摩耗性を向上させることを目的とした摺動
膜を設けることも、必要に応じて施すことができる。
金を第1戻しバネ2又は第2戻しバネ1に用いるため
に、表面に耐摩耗性を向上させることを目的とした摺動
膜を設けることも、必要に応じて施すことができる。
【0091】さらに、上記第2戻しバネ1又は第1戻し
バネ2が、リテイナー13、13’や、ハウジング8
b、内燃機関本体19等と接する一方又は両方の端面に
は、図1の点模様で示すように、セラミックス摺動膜、
炭素系摺動膜、又は複合材摺動膜等の摺動膜を設けるこ
とができる。上記第2戻しバネ1又は第1戻しバネ2の
一方又は両方の端面に上記摺動膜を設けることにより、
上記第2戻しバネ1又は第1戻しバネ2が、リテイナー
13、13’、ハウジング8b、内燃機関本体19等と
摺動しながら接触する際の摩擦係数や焼き付き性の低減
が図れ、摺動によるエネルギーロスを軽減させることが
可能となる。
バネ2が、リテイナー13、13’や、ハウジング8
b、内燃機関本体19等と接する一方又は両方の端面に
は、図1の点模様で示すように、セラミックス摺動膜、
炭素系摺動膜、又は複合材摺動膜等の摺動膜を設けるこ
とができる。上記第2戻しバネ1又は第1戻しバネ2の
一方又は両方の端面に上記摺動膜を設けることにより、
上記第2戻しバネ1又は第1戻しバネ2が、リテイナー
13、13’、ハウジング8b、内燃機関本体19等と
摺動しながら接触する際の摩擦係数や焼き付き性の低減
が図れ、摺動によるエネルギーロスを軽減させることが
可能となる。
【0092】上記摺動膜を構成する材料としては、元素
周期律表のIVa、Va、VIa族金属あるいはアルミ
ニウム(Al)、ホウ素(B)、シリコン(Si)の窒
化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭化物、炭酸窒
化物、硫化物等のセラミックス膜、ダイヤモンドライク
カーボン膜(以下、「DLC膜」と略する。)、ダイヤ
膜、窒化炭素膜、固定潤滑材としての金属化合物の粉末
粒子をポリマーに分散させた複合材膜等があげられる。
周期律表のIVa、Va、VIa族金属あるいはアルミ
ニウム(Al)、ホウ素(B)、シリコン(Si)の窒
化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭化物、炭酸窒
化物、硫化物等のセラミックス膜、ダイヤモンドライク
カーボン膜(以下、「DLC膜」と略する。)、ダイヤ
膜、窒化炭素膜、固定潤滑材としての金属化合物の粉末
粒子をポリマーに分散させた複合材膜等があげられる。
【0093】上記複合材膜に使用される金属化合物は、
固体潤滑材としての性質を有することが必要であり、具
体的には、MoS2 、BN、CaF2 、Cr2 O3 、M
oO 3 、及びB2 O3 の少なくとも1種が好ましい。
固体潤滑材としての性質を有することが必要であり、具
体的には、MoS2 、BN、CaF2 、Cr2 O3 、M
oO 3 、及びB2 O3 の少なくとも1種が好ましい。
【0094】また、上記複合材膜に使用されるポリマー
は、金属間化合物の粉末粒子を保持するバインダーとし
ての役割を果たすことが必要であり、具体的には、ポリ
アミドイミド、ポリイミド、ポリ四フッ化エチレン、ポ
リフェニレンサルファイド、及びジアリルフタレート樹
脂の少なくとも1種が好ましい。ただし、上記以外のポ
リマーの種類によっては、金属化合物粉末粒子を含む複
合材被膜が軟質となり、耐摩耗性を低下させる場合があ
るので、このポリマーの選択には注意を要する。
は、金属間化合物の粉末粒子を保持するバインダーとし
ての役割を果たすことが必要であり、具体的には、ポリ
アミドイミド、ポリイミド、ポリ四フッ化エチレン、ポ
リフェニレンサルファイド、及びジアリルフタレート樹
脂の少なくとも1種が好ましい。ただし、上記以外のポ
リマーの種類によっては、金属化合物粉末粒子を含む複
合材被膜が軟質となり、耐摩耗性を低下させる場合があ
るので、このポリマーの選択には注意を要する。
【0095】上記摺動膜の構成としては、上記の材料の
うち、いずれか一種の材料を用いた摺動膜、あるいは2
種以上の混合摺動膜、及び、上記一種の材料からなる摺
動膜や混合摺動膜の積層摺動膜があげられる。
うち、いずれか一種の材料を用いた摺動膜、あるいは2
種以上の混合摺動膜、及び、上記一種の材料からなる摺
動膜や混合摺動膜の積層摺動膜があげられる。
【0096】ところで、この発明において、ステータ5
を鉄系粉末を粉末成形法によって成形した場合、この弁
開閉機構の作動時又は作動中に、アーマチャ3とステー
タ5が直接接触し、衝撃等を生じたとき、ステータ5が
摩耗や欠損等の問題を生じる場合がある。したがって、
アーマチャ3をステータ5と直接接触しないように往復
動させることが好ましい。この方法としては、アーマチ
ャ3の往復動を電気回路で制御する方法や、図2に示す
ように、ステータ5とアーマチャ3との間に、ストッパ
ー23を設ける方法があげられる。
を鉄系粉末を粉末成形法によって成形した場合、この弁
開閉機構の作動時又は作動中に、アーマチャ3とステー
タ5が直接接触し、衝撃等を生じたとき、ステータ5が
摩耗や欠損等の問題を生じる場合がある。したがって、
アーマチャ3をステータ5と直接接触しないように往復
動させることが好ましい。この方法としては、アーマチ
ャ3の往復動を電気回路で制御する方法や、図2に示す
ように、ステータ5とアーマチャ3との間に、ストッパ
ー23を設ける方法があげられる。
【0097】また、上記の弁開閉機構は、吸気系又は排
気系のいずれであっても用いることができる。このと
き、バルブ9のマージン部17として耐熱鋼合金を用い
た場合は、吸気系に用いるのが好ましく、バルブ9のマ
ージン部17として窒化ケイ素或いはサイアロン系セラ
ミックを用いた場合は、排気系に用いることが好まし
い。
気系のいずれであっても用いることができる。このと
き、バルブ9のマージン部17として耐熱鋼合金を用い
た場合は、吸気系に用いるのが好ましく、バルブ9のマ
ージン部17として窒化ケイ素或いはサイアロン系セラ
ミックを用いた場合は、排気系に用いることが好まし
い。
【0098】上記の第1ステム15、第2ステム14、
ハウジング8、バルブ9、第1戻しバネ2、第2戻しバ
ネ1、リテイナー13、13’、又は固定部材20は、
その全てを上記の鉄より比重の小さな金属若しくはその
合金、骨材により強化された鉄より比重の小さな合金、
セラミックス、繊維若しくはウイスカー強化セラミック
ス等で製造する必要はなく、それらのうち少なくとも1
つを、鉄より比重の小さな金属若しくはその合金、骨材
により強化された鉄より比重の小さな合金、セラミック
ス、繊維若しくはウイスカー強化セラミックスで形成
し、残りを、鉄系材料で形成しても、得られる内燃機関
用電磁アクチュエータや内燃機関用弁開閉機構の軽量化
を図ることができる。
ハウジング8、バルブ9、第1戻しバネ2、第2戻しバ
ネ1、リテイナー13、13’、又は固定部材20は、
その全てを上記の鉄より比重の小さな金属若しくはその
合金、骨材により強化された鉄より比重の小さな合金、
セラミックス、繊維若しくはウイスカー強化セラミック
ス等で製造する必要はなく、それらのうち少なくとも1
つを、鉄より比重の小さな金属若しくはその合金、骨材
により強化された鉄より比重の小さな合金、セラミック
ス、繊維若しくはウイスカー強化セラミックスで形成
し、残りを、鉄系材料で形成しても、得られる内燃機関
用電磁アクチュエータや内燃機関用弁開閉機構の軽量化
を図ることができる。
【0099】
【実施例】本発明の実施例を以下に示す。
【0100】〔実施例1〕図1に示す弁開閉機構を構成
する各部品を下記の材料を用いて製造した。そして、バ
ルブ9のステム部16の表面若しくは端面、第1戻しバ
ネ2若しくは第2戻しバネ1の両端面、リテイナー1
3、13’のバネ受け端面28、28’、第1ステム1
5の表面若しくは端面、第2ステム14の表面若しくは
端面、又はアーマチャ3の表面のうちいずれか1つに下
記の方法にしたがって摺動膜を形成した。そして、それ
らの部品を用いて弁開閉機構を構成した。次いで、この
弁開閉機構を作動させ、全く摺動膜を設けなかった場合
に比べて、駆動時の消費電力がどの程度低減したかを測
定した。その結果を表1に示す。
する各部品を下記の材料を用いて製造した。そして、バ
ルブ9のステム部16の表面若しくは端面、第1戻しバ
ネ2若しくは第2戻しバネ1の両端面、リテイナー1
3、13’のバネ受け端面28、28’、第1ステム1
5の表面若しくは端面、第2ステム14の表面若しくは
端面、又はアーマチャ3の表面のうちいずれか1つに下
記の方法にしたがって摺動膜を形成した。そして、それ
らの部品を用いて弁開閉機構を構成した。次いで、この
弁開閉機構を作動させ、全く摺動膜を設けなかった場合
に比べて、駆動時の消費電力がどの程度低減したかを測
定した。その結果を表1に示す。
【0101】摺動膜の形成 対象部品の表面(又は端面)にDLC膜を形成する方法
を下記に示す。
を下記に示す。
【0102】公知の容量結合型プラズマCVD法によ
り、高周波電源(発生周波数13.56MHz)を接続
した電極に、予め溶剤や洗剤で洗浄・乾燥した対象部品
を取付け、1×10-4Paの真空度で排気した後に、ア
ルゴンガスを1×10-1Paの圧力で維持されるように
なるまでガスを導入した。この状態で高周波電源から出
力400Wの高周波を電極に供給し、上記対象部品を取
付けた電極がプラズマで覆われるように15分間維持
し、対象部品表面の自然酸化膜をイオンクリーニングし
て除去した後、アルゴンガスの供給を止め、メタンガス
を1×10-1Paの圧力で維持されるようになるまでガ
スを導入し、高周波電源から出力600Wの高周波を電
極に供給することでDLC膜形成を行った。膜厚は約1
μmとした。
り、高周波電源(発生周波数13.56MHz)を接続
した電極に、予め溶剤や洗剤で洗浄・乾燥した対象部品
を取付け、1×10-4Paの真空度で排気した後に、ア
ルゴンガスを1×10-1Paの圧力で維持されるように
なるまでガスを導入した。この状態で高周波電源から出
力400Wの高周波を電極に供給し、上記対象部品を取
付けた電極がプラズマで覆われるように15分間維持
し、対象部品表面の自然酸化膜をイオンクリーニングし
て除去した後、アルゴンガスの供給を止め、メタンガス
を1×10-1Paの圧力で維持されるようになるまでガ
スを導入し、高周波電源から出力600Wの高周波を電
極に供給することでDLC膜形成を行った。膜厚は約1
μmとした。
【0103】各部品の製造 (アーマチャ)アーマチャ3として、既存の磁性の鋼材
料を用いた。なお、後述する第1ステム15を圧接接合
した。
料を用いた。なお、後述する第1ステム15を圧接接合
した。
【0104】(ステータ)図4に示す形態のステータ5
を粉末圧縮成形体で作製した。使用した鉄粉末は、純鉄
粉であり、溶湯に高圧の水を吹きつけることにより急冷
凝固された粉末を得、その後、乾燥、所定大きさのメッ
シュを通すことによる粉末粒度分布調整等の基本工程を
経て製造される。この一連の工程は、通常の焼結機械部
品用の出発原料粉末の製造方法と同様である。その後、
純鉄粉末間の絶縁性を得るために、熱処理によって酸化
被膜形成工程を行った。
を粉末圧縮成形体で作製した。使用した鉄粉末は、純鉄
粉であり、溶湯に高圧の水を吹きつけることにより急冷
凝固された粉末を得、その後、乾燥、所定大きさのメッ
シュを通すことによる粉末粒度分布調整等の基本工程を
経て製造される。この一連の工程は、通常の焼結機械部
品用の出発原料粉末の製造方法と同様である。その後、
純鉄粉末間の絶縁性を得るために、熱処理によって酸化
被膜形成工程を行った。
【0105】酸化被膜形成前の主な不純物成分は、酸素
が0.1重量%前後、Si,Mnは0.05重量%前
後、炭素、燐、硫黄が0.005重量%前後である。粉
末粒度は、金型へのスムーズで均一な流れ充填性を有
し、かつなるべく高い見かけ密度が得られるように、上
記急冷凝固工程及び粒度分布調整工程で制御される。そ
のようにして得られた粒度分布は、200μm未満15
0μm以上が5〜10重量%、150μm未満75μm
以上が40〜50重量%、75μm未満30μm以上が
40〜50重量%であった。この粒度分布を有する粉末
の、流れ充填性の指標であるJSPM標準規格の流れ性
評価によれば、径2.5mmの出口を有する漏斗容器に
納めた50g粉末がその出口を通り終わるのに要する時
間は20〜30秒である。また、同標準規格による見か
け密度は2.9〜3.5g/cm3 であった。
が0.1重量%前後、Si,Mnは0.05重量%前
後、炭素、燐、硫黄が0.005重量%前後である。粉
末粒度は、金型へのスムーズで均一な流れ充填性を有
し、かつなるべく高い見かけ密度が得られるように、上
記急冷凝固工程及び粒度分布調整工程で制御される。そ
のようにして得られた粒度分布は、200μm未満15
0μm以上が5〜10重量%、150μm未満75μm
以上が40〜50重量%、75μm未満30μm以上が
40〜50重量%であった。この粒度分布を有する粉末
の、流れ充填性の指標であるJSPM標準規格の流れ性
評価によれば、径2.5mmの出口を有する漏斗容器に
納めた50g粉末がその出口を通り終わるのに要する時
間は20〜30秒である。また、同標準規格による見か
け密度は2.9〜3.5g/cm3 であった。
【0106】上記粉末を成形してステータを製造するた
め、上記粉末を金型内に充填し、一軸圧縮する際に、金
型と鉄粉末との焼き付き防止を行うため、熱硬化性樹脂
を主成分とする有機樹脂を0.5〜0.7重量%を配合
した。
め、上記粉末を金型内に充填し、一軸圧縮する際に、金
型と鉄粉末との焼き付き防止を行うため、熱硬化性樹脂
を主成分とする有機樹脂を0.5〜0.7重量%を配合
した。
【0107】上記粉末を冷間圧縮成形して得られる粉末
圧縮成形体は、密度7.1g/cm 3 であり、温間圧縮
成形して得られる粉末圧縮成形体は、密度7.4g/c
m3であった。温間圧縮成形は、金型及び圧縮前粉末を
130〜150℃で制御した。この場合の密度が高いの
は、主に鉄粉末の降伏応力が減少、軟化により変形能が
増して、圧密性が上昇した結果による。
圧縮成形体は、密度7.1g/cm 3 であり、温間圧縮
成形して得られる粉末圧縮成形体は、密度7.4g/c
m3であった。温間圧縮成形は、金型及び圧縮前粉末を
130〜150℃で制御した。この場合の密度が高いの
は、主に鉄粉末の降伏応力が減少、軟化により変形能が
増して、圧密性が上昇した結果による。
【0108】これらの成形体は、大気中200℃で樹脂
を焼成して、ステータを得た。
を焼成して、ステータを得た。
【0109】一般に交流磁場においては、高周波になる
程渦電流を生じ、磁力の損失が生じるが、このような粉
末の集合体とすると、渦電流の発生が粉末単位内に抑制
され、損失を低下させることができる。このステータ
は、構造の特徴上、透磁率の異方性はほとんどない。成
形焼成後の寸法ばらつきは小さく、追加工の必要はなか
った。このため、ステムを通すための軸受をセットする
必要がなかった。
程渦電流を生じ、磁力の損失が生じるが、このような粉
末の集合体とすると、渦電流の発生が粉末単位内に抑制
され、損失を低下させることができる。このステータ
は、構造の特徴上、透磁率の異方性はほとんどない。成
形焼成後の寸法ばらつきは小さく、追加工の必要はなか
った。このため、ステムを通すための軸受をセットする
必要がなかった。
【0110】得られた粉末圧縮成形によるステータの直
流時の最大磁束密度は、冷間成形体1.3T、温間成形
体1.5Tであった。
流時の最大磁束密度は、冷間成形体1.3T、温間成形
体1.5Tであった。
【0111】(コイル)コイル18としては、JIS
H 4000に規定の導電率50%IACSの6000
系材料を従来の銅系材料に対して用いた。またこのコイ
ル材の被覆材はポリイミドとした。
H 4000に規定の導電率50%IACSの6000
系材料を従来の銅系材料に対して用いた。またこのコイ
ル材の被覆材はポリイミドとした。
【0112】(ステム)第1ステム15及び第2ステム
14として、市販の窒化ケイ素粉末(α結晶相率90%
以上、平均投径0.8μm)に5重量%の酸化イットリ
ウム、2重量%の酸化アルミニウムをエタノール中で湿
式混合した紛末を乾燥し所定の成形用有機バインダーを
加えた後、所定の成形を行い、1800度、4気圧窒素
ガス雰囲気、10時間焼結を行い、更にダイヤモンド砥
石で所定の形状に加工したものを用いた。この焼結体と
同時に作製した焼結体の強度をJIS R 1601に
準拠して3点曲げ強度を測定した結果、平均強度は10
50MPaであった。
14として、市販の窒化ケイ素粉末(α結晶相率90%
以上、平均投径0.8μm)に5重量%の酸化イットリ
ウム、2重量%の酸化アルミニウムをエタノール中で湿
式混合した紛末を乾燥し所定の成形用有機バインダーを
加えた後、所定の成形を行い、1800度、4気圧窒素
ガス雰囲気、10時間焼結を行い、更にダイヤモンド砥
石で所定の形状に加工したものを用いた。この焼結体と
同時に作製した焼結体の強度をJIS R 1601に
準拠して3点曲げ強度を測定した結果、平均強度は10
50MPaであった。
【0113】(ハウジング)ハウジング8は、下記の方
法で製造した。平均粒径2.5μmのFe18%、Cr
8%のNi粉末65重量部、分散剤2重量部、水11重
量部にフェノール樹脂12重量部の配合比率で混合しス
ラリーを作製した。このスラリーを厚さ8mm、1イン
チあたりのセル数が29個のポリウレタンフォームに含
浸した後、金属ロールで過剰に付着したスラリーを除去
し120℃で10分乾燥した。このシートを1200℃
真空中で1時間熱処理することで密度=0.91g/c
m3 の金属多孔体を作製した。この金属多孔体を円筒形
状に加工した後金型にセットし、760℃に加熱したア
ルミニウム合金(2重量%Cu含有Al)溶湯を1.2
MPaで加圧注入することにより金属多孔体/アルミニ
ウム合金複合材よりなるハウジングを作製した。比較部
材として金属多孔体を複合化せずにアルミニウム合金の
みでハウジングも形成し、それぞれについて引張強度を
測定した結果、複合材:231MPa、アルミニウム合
金:142MPaであった。
法で製造した。平均粒径2.5μmのFe18%、Cr
8%のNi粉末65重量部、分散剤2重量部、水11重
量部にフェノール樹脂12重量部の配合比率で混合しス
ラリーを作製した。このスラリーを厚さ8mm、1イン
チあたりのセル数が29個のポリウレタンフォームに含
浸した後、金属ロールで過剰に付着したスラリーを除去
し120℃で10分乾燥した。このシートを1200℃
真空中で1時間熱処理することで密度=0.91g/c
m3 の金属多孔体を作製した。この金属多孔体を円筒形
状に加工した後金型にセットし、760℃に加熱したア
ルミニウム合金(2重量%Cu含有Al)溶湯を1.2
MPaで加圧注入することにより金属多孔体/アルミニ
ウム合金複合材よりなるハウジングを作製した。比較部
材として金属多孔体を複合化せずにアルミニウム合金の
みでハウジングも形成し、それぞれについて引張強度を
測定した結果、複合材:231MPa、アルミニウム合
金:142MPaであった。
【0114】(戻しバネ)戻しバネは下記の方法で製造
した。C=0.65重量%、Si=1.98重量%、M
n=0.78重量%、Cr=0.75重量%、V=0.
11重量%、残部は実質Feである成分の鋼を、溶解鋳
造、圧延、シェービング、伸線加工、熱処理を繰り返し
3.0mmのワイヤを得た。非金属介在物は最大20μ
mであった。このワイヤを、コイリング、歪取り焼きな
まし、ショットピーニング、窒化を組み合わせて高強度
コイルバネを製造した。
した。C=0.65重量%、Si=1.98重量%、M
n=0.78重量%、Cr=0.75重量%、V=0.
11重量%、残部は実質Feである成分の鋼を、溶解鋳
造、圧延、シェービング、伸線加工、熱処理を繰り返し
3.0mmのワイヤを得た。非金属介在物は最大20μ
mであった。このワイヤを、コイリング、歪取り焼きな
まし、ショットピーニング、窒化を組み合わせて高強度
コイルバネを製造した。
【0115】(リテイナー)リテイナー13、13’
は、コッタ(リテイナーロック)と呼ばれる保持部品を
介してバルブを保持し、バルブ9と一体となって高速の
往復運動をするため、耐熱疲労強さ、衝撃強さが要求さ
れる。また、バルブ9の回転に伴い第1戻しバネ2や第
2戻しバネ1と摺動するため、耐摩耗性も要求される。
耐熱疲労強さ、衝撃強さ確保のため、アルミニウム合金
では、サブミクロンの微細な結晶粒を形成する合金設計
と、急冷凝固プロセスを行う必要がある。このようなア
ルミニウム合金として、Al−17重量%Si−1.5
2重量%Zr−1.5重量%Ni−2重量%Fe−5重
量%Mmを使用し、平均粒径50μmのアルミニウム粉
末をガス冷却凝固プロセスにて作製し、出発原料とし
た。また、耐摩耗特性の必要性の観点からは、アルミニ
ウム合金だけでは対処が困難であり、硬質粒子として平
均粒径2μm、最大12μm径のアルミナ粒子を9重量
%配合した。
は、コッタ(リテイナーロック)と呼ばれる保持部品を
介してバルブを保持し、バルブ9と一体となって高速の
往復運動をするため、耐熱疲労強さ、衝撃強さが要求さ
れる。また、バルブ9の回転に伴い第1戻しバネ2や第
2戻しバネ1と摺動するため、耐摩耗性も要求される。
耐熱疲労強さ、衝撃強さ確保のため、アルミニウム合金
では、サブミクロンの微細な結晶粒を形成する合金設計
と、急冷凝固プロセスを行う必要がある。このようなア
ルミニウム合金として、Al−17重量%Si−1.5
2重量%Zr−1.5重量%Ni−2重量%Fe−5重
量%Mmを使用し、平均粒径50μmのアルミニウム粉
末をガス冷却凝固プロセスにて作製し、出発原料とし
た。また、耐摩耗特性の必要性の観点からは、アルミニ
ウム合金だけでは対処が困難であり、硬質粒子として平
均粒径2μm、最大12μm径のアルミナ粒子を9重量
%配合した。
【0116】一軸粉末圧縮成形した後、500℃で加熱
し、熱間鍛造にて緻密化と最終形状付与を同時に行い、
その後、バリとり及び表層部の粉末結合が弱い層を除去
するためにバレル処理を行った。機械加工は行わなかっ
た。密度は、3.2g/cm 3 であった。
し、熱間鍛造にて緻密化と最終形状付与を同時に行い、
その後、バリとり及び表層部の粉末結合が弱い層を除去
するためにバレル処理を行った。機械加工は行わなかっ
た。密度は、3.2g/cm 3 であった。
【0117】従来のリテイナーは、JIS 17C等の
機械構造用鋼、場合によっては、JIS 17C SC
r415などの合金鋼が用いられることが多い。この比
較部材としてのリテイナーは、後者を用いて製造した。
後者の合金鋼を熱間鍛造で形状付与した後、粗加工を
し、浸炭焼入れ焼き戻しを行い、その後仕上げ加工を行
った。密度は、7.8g/cm3 であった。
機械構造用鋼、場合によっては、JIS 17C SC
r415などの合金鋼が用いられることが多い。この比
較部材としてのリテイナーは、後者を用いて製造した。
後者の合金鋼を熱間鍛造で形状付与した後、粗加工を
し、浸炭焼入れ焼き戻しを行い、その後仕上げ加工を行
った。密度は、7.8g/cm3 であった。
【0118】(ボルト)内燃機関本体19へのハウジン
グ8の取り付けに用いられるボルトとして、JISH
4000に規定の4000系材料を従来の鋼材料に対し
て用いた。
グ8の取り付けに用いられるボルトとして、JISH
4000に規定の4000系材料を従来の鋼材料に対し
て用いた。
【0119】(バルブ)バルブ9として、市販の窒化ケ
イ素粉末(α結晶相率90%以上、平均投径0.8μ
m)に5重量%の酸化イットリウム、2重量%の酸化ア
ルミニウムをエタノール中で湿式混合した紛末を乾燥し
所定の成形用有機バインダーを加えた後、所定の成形を
行い、1800度、4気圧窒素ガス雰囲気、10時間焼
結を行い、更にダイヤモンド砥石で所定の形状に加工し
たものを用いた。この焼結体と同時に作製した焼結体の
強度をJIS R 1601に準拠して3点曲げ強度を
測定した結果、平均強度は1050MPaであった。
イ素粉末(α結晶相率90%以上、平均投径0.8μ
m)に5重量%の酸化イットリウム、2重量%の酸化ア
ルミニウムをエタノール中で湿式混合した紛末を乾燥し
所定の成形用有機バインダーを加えた後、所定の成形を
行い、1800度、4気圧窒素ガス雰囲気、10時間焼
結を行い、更にダイヤモンド砥石で所定の形状に加工し
たものを用いた。この焼結体と同時に作製した焼結体の
強度をJIS R 1601に準拠して3点曲げ強度を
測定した結果、平均強度は1050MPaであった。
【0120】〔実施例2〕バルブ9のステム部16の表
面若しくは端面、第1戻しバネ2若しくは第2戻しバネ
1の両端面、リテイナー13、13’のバネ受け端面2
8、28’、第1ステム15の表面若しくは端面、第2
ステム14の表面若しくは端面、又はアーマチャ3の表
面の全てに上記の方法にしたがって摺動膜を形成した。
そして、それらの部品を用いて弁開閉機構を構成した。
次いで、この弁開閉機構を作動させ、全く摺動膜を設け
なかった場合に比べて、駆動時の消費電力がどの程度低
減したかを測定した。その結果を表1に示す。
面若しくは端面、第1戻しバネ2若しくは第2戻しバネ
1の両端面、リテイナー13、13’のバネ受け端面2
8、28’、第1ステム15の表面若しくは端面、第2
ステム14の表面若しくは端面、又はアーマチャ3の表
面の全てに上記の方法にしたがって摺動膜を形成した。
そして、それらの部品を用いて弁開閉機構を構成した。
次いで、この弁開閉機構を作動させ、全く摺動膜を設け
なかった場合に比べて、駆動時の消費電力がどの程度低
減したかを測定した。その結果を表1に示す。
【0121】
【表1】
【0122】〔結果〕実施例1、2で得られた弁開閉機
構は、摺動膜を形成していない部品から構成された弁開
閉機構と比べて、消費電力量を低減させることができる
ことが明らかとなった。
構は、摺動膜を形成していない部品から構成された弁開
閉機構と比べて、消費電力量を低減させることができる
ことが明らかとなった。
【0123】〔実施例3〕摺動膜としてDLC膜のかわ
りにダイヤモンド膜、窒化クロム膜、及び窒化チタン膜
を使用した以外は、実施例1及び2と同様にして実験を
行った。その結果を表2に示す。なお、このときの膜厚
はいずれも約1μmとして実験を行った。
りにダイヤモンド膜、窒化クロム膜、及び窒化チタン膜
を使用した以外は、実施例1及び2と同様にして実験を
行った。その結果を表2に示す。なお、このときの膜厚
はいずれも約1μmとして実験を行った。
【0124】
【表2】
【0125】〔結果〕ダイヤモンド膜、窒化クロム膜、
及び窒化チタン膜を用いても、DLC膜を用いた場合と
同様に、摺動膜を形成していない部品から構成された弁
開閉機構と比べて、消費電力量を低減させることができ
ることが明らかとなった。
及び窒化チタン膜を用いても、DLC膜を用いた場合と
同様に、摺動膜を形成していない部品から構成された弁
開閉機構と比べて、消費電力量を低減させることができ
ることが明らかとなった。
【0126】〔実施例4〕摺動膜としてDLC膜のかわ
りに、表3に示す金属化合物の粉末粒子を表3に示すポ
リマーに分散させた複合材膜を使用した以外は、実施例
2と同様にして実験を行った。その結果を表3に示す。
なお、このときの膜厚はいずれも約5μmとして実験を
行った。
りに、表3に示す金属化合物の粉末粒子を表3に示すポ
リマーに分散させた複合材膜を使用した以外は、実施例
2と同様にして実験を行った。その結果を表3に示す。
なお、このときの膜厚はいずれも約5μmとして実験を
行った。
【0127】
【表3】
【0128】〔結果〕複合材膜を用いても、DLC膜を
用いた場合と同様に、摺動膜を形成していない部品から
構成された弁開閉機構と比べて、消費電力量を低減させ
ることができることが明らかとなった。
用いた場合と同様に、摺動膜を形成していない部品から
構成された弁開閉機構と比べて、消費電力量を低減させ
ることができることが明らかとなった。
【0129】
【発明の効果】部品の少なくとも1つに摺動膜を設ける
ので、製造される弁開閉機構の摺動抵抗を低減させ、消
費電力を低減させることができる。
ので、製造される弁開閉機構の摺動抵抗を低減させ、消
費電力を低減させることができる。
【図1】この発明の弁開閉機構の例を示す断面図
【図2】他の弁開閉機構の例を示す部分拡大断面図
【図3】バルブの例を示す正面図
【図4】(a)ステータの例を示す平面図 (b)(a)の正面断面図
【図5】(a)従来のステータの例を示す平面図 (b)(a)の正面断面図
1 第2戻しバネ 2 第1戻しバネ 3 アーマチャ 4 電磁アクチュエータ 5 ステータ 6 電磁石 7 電磁石 8、8a、8b、8c ハウジング 9 バルブ 11 バルブガイド 12 バルブシート 13、13’ リテイナー 14 第2ステム 15 第1ステム 16 ステム部 17 マージン部 18 コイル 19 内燃機関本体 20 ボルト 21 凹部 22、22’ 案内孔 23 ストッパ 25 吸気ポート 26 排気ポート 27 燃焼室 28、28’ バネ受け端面 31 電磁鋼板 32 凹部 33 案内孔 34 ステータ S 隙間
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16K 31/06 305 F16K 31/06 385A 385 H02K 33/12 H02K 33/12 H01F 7/16 R (72)発明者 松沼 健二 伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友電気工 業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 大原 久典 伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友電気工 業株式会社伊丹製作所内 Fターム(参考) 3G018 AB08 AB16 BA38 CA12 DA34 DA68 DA81 FA01 FA06 FA07 GA07 GA23 3H106 DA07 DA25 DB02 DB12 DB26 DB32 DC02 DD03 EE24 FA08 GA18 GA23 GA25 GA28 GB06 KK17 5E048 AB01 AD07 CA09 5H633 BB07 BB10 GG02 GG04 GG09 GG13 HH15 HH16 JA08 JA10
Claims (5)
- 【請求項1】 ステータ5及びコイル18と、アーマチ
ャ3及びこのアーマチャ3に働く力を外部の負荷に伝達
する第1ステム15からなる可動子を有し、上記第1ス
テム15の表面若しくは端面に摺動膜を設けたことを特
徴とする電磁アクチュエータ。 - 【請求項2】 請求項1にかかるアクチュエータ4と、
この電磁アクチュエータ4により吸排気ポート25、2
6を開閉するバルブ9を有する内燃機関用弁開閉機構。 - 【請求項3】 上記電磁アクチュエータ4は、ステータ
5とコイル18から構成される一対の電磁石6、7を隙
間Sを設けて対向させ、この隙間Sにアーマチャ3を配
設し、上記両電磁石6、7によって、上記アーマチャ3
を、一方の電磁石7と他方の電磁石6の間で往復動自在
とし、上記アーマチャ3の他方の電磁石6から一方の電
磁石7への移動を外部に伝達するための第1ステム15
を上記アーマチャ3の移動側の面に設けたものであり、 この電磁アクチュエータ4を内燃機関本体19に固定の
ハウジング8に収納して、上記アーマチャ3を一方の電
磁石7の方に移動させることにより、上記第1ステム1
5が上記バルブ9を動かして開弁操作を行うようにする
とともに、そのバルブ9にリテイナー13を設けて、こ
のリテイナー13と内燃機関本体19との間にバルブ9
を閉弁方向に付勢する第1戻しバネ2を取り付け、 第2ステム14を、上記第1ステム15を設けた上記ア
ーマチャ3の面と反対側の面に設けると共に、この第2
ステム14にリテイナー13’を設け、そのリテイナー
13’と上記ハウジング8との間に、上記第2ステム1
4が上記アーマチャ3を押す方向の付勢力を与える第2
戻しバネ1を取り付け、 上記バルブ9のステム部16の表面若しくは端面、上記
第2戻しバネ1若しくは第1戻しバネ2の端面、上記リ
テイナー13若しくは13’のバネ受け端面、上記第2
ステム14の表面若しくは端面、又は、上記アーマチャ
3の表面のうち1つ又は2つ以上に摺動膜を設けたこと
を特徴とする請求項2に記載の内燃機関用弁開閉機構。 - 【請求項4】 上記摺動膜は、炭素系摺動膜、セラミッ
クス摺動膜、又は複合材摺動膜のいずれかである請求項
2又は3に記載の内燃機関用弁開閉機構。 - 【請求項5】 上記炭素系被覆膜は、ダイヤモンドライ
クカーボン膜、ダイヤモンド膜又は複合材摺動膜のいず
れかである請求項4に記載の内燃機関用弁開閉機構。
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JP2000184885 | 2000-06-20 | ||
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- 2000-12-07 US US09/731,027 patent/US6367433B2/en not_active Expired - Fee Related
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