JP2002115516A - 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して、打
音や摩耗の発生を防止する。 【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、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とを収
納したケーシング２９が固定されている。閉弁側スプリ
ング２８を保持孔２７底面との間に弾装させる。アーマ
チュアロッド３８に設けられたフォロア部材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５０，５１を上下に有する揺動カム４６
を揺動自在に設けると共に、ケーシング本体２９ａに、
揺動中の揺動カムの外側面５２の上下側にプランジャ５
５が弾接してアーマチュアロッドのさらに効果的な制動
力を付与する付勢手段４７を設けた。

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
燃機関の吸気弁や排気弁である機関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、該吸気弁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、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が伸長される一方、閉弁側スプリング１
０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，閉切り換え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１３Ａ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】

【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、前記機関弁を閉方向及び開方向
へ付勢して中立位置に保持するばね部材と、前記機関弁
の開閉速度を制動する制動機構とを備えた機関弁の電磁
駆動装置であって、前記制動機構は、前記アーマチュア
に連係し、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前記各フォロア面に転
接して機関弁の開閉作動の終端域における開閉速度を制
動する一対のカム面を有する揺動カムと、該揺動カムの
前記両カム面間に形成された外側面の所定位置に弾接し
て、揺動カムを回動方向のほぼ中立位置に付勢する付勢
手段と、を備えたことを特徴としている。

【００１５】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
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
揺動カムを下方へ押圧すると、第１カム面の第１ランプ
部が第１フォロア面に転接しつつ第１カム面の第１リフ
ト部で例えば吸気弁のバルブステムを押圧して下降、つ
まり開弁させる。

【００１６】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、閉弁側ばね部材に
よって吸気弁も閉弁方向へ上昇する。

【００１７】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揺動カムの各カム面が対
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
当接位置がランプ部のベース部側からリフト部側へ転接
すると、他方のフォロア面に対する他方のカム面の当接
位置がランプ部のリフト部側からベース部側へ転移す
る。このため、開閉弁用ばね部材のばね力などがバルブ
ステムを介して揺動カムに伝達されることによって生じ
る該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。

【００１８】しかも、前記吸気弁の開閉作動の終端域に
おいて揺動カムが上下方向へ最大に回動する際に、付勢
手段が揺動カムの外側面の上側あるいは下側を押圧して
揺動カムを中立位置に戻すように付勢する。このため、
該揺動カムの最大揺動付近で強い戻しトルクを付与する
ことができ、これによって、吸気弁のさらに効果的な制
動作用が得られる。

【００１９】請求項２に記載の発明は、前記付勢手段
は、前記アーマチュアや電磁石を収容したケーシングに
前記揺動カムの外側面方向に進退自在に設けられたプラ
ンジャと、該プランジャを前記外側面方向へ付勢するば
ね部材とから構成したことを特徴としている。

【００２０】請求項３に記載の発明は、前記揺動カムの
回動方向の中立位置で、前記外側面とプランジャの先端
縁との間に、隙間部を形成したことを特徴としている。

【００２１】請求項４に記載の発明は、機関弁にアーマ
チュアロッドを介して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、前記機関弁を閉方向及び
開方向へ付勢して中立位置に保持するばね部材と、前記
機関弁の開閉速度を制動する制動機構とを備えた機関弁
の電磁駆動装置であって、前記制動機構は、前記アーマ
チュアロッドの外面に設けられて、アーマチュアロッド
の軸方向に沿ってほぼコ字形状に形成されたカム面を有
するカムと、前記先端部がアーマチュアロッドのストロ
ークに伴い前記カム面に弾接して機関弁の開閉作動の終
端域における開閉速度を制動する制動手段とを備えたこ
とを特徴としている。

【００２２】請求項５に記載の発明は、前記制動手段
は、前記アーマチュアや電磁石を収容したケーシングに
前記カム面方向に進退自在に設けられたプランジャと、
該プランジャを前記外側面方向へ付勢するばね部材とか
ら構成したことを特徴としている。

【００２３】請求項６に記載の発明は、前記プランジャ
の先端部に、前記カム面上を転接するローラを設けたこ
とを特徴としている。

【００２４】請求項７に記載の発明は、前記アーマチュ
アの上下方向の中立位置で、前記カム面とプランジャの
先端部あるいは前記ローラとの間に、隙間部を形成した
ことを特徴としている。

【００２５】請求項８に記載の発明は、前記アーマチュ
アロッドを挟んだ前記制動手段とほぼ反対の位置に、前
記アーマチュアロッドに対する制動手段からの径方向へ
の押圧力を支持する支持手段を設けたことを特徴として
いる。

【００２６】請求項９に記載の発明は、前記支持手段
を、前記制動手段に対向してアーマチュアロッドを支持
したことを特徴としている。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の機関弁の電磁駆動
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の開口端に取付られた環状バルブシート２２ａに
離着座して該開口端を開閉する傘部２３ａと、該傘部２
３ａ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内を摺動するバルブステム２
３ｂ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２３ｄに固定されたコッタ
２３ｃの外周に設けられたリテーナ２３ｅ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本のビス３４で固定され
た金属製の本体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
アーマチュアロッド３８の上端部３８ａがナット固定さ
れていると共に、このアーマチュアロッド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。前記アーマチュアロッド３８は、底壁３
６ａ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、その下端部３８ｂの下
端縁がステムエンド２３ｄに当接している。

【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。

【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
弁位置及び最大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検出センサ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。

【００３５】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４３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。

【００３６】そして、前記制動機構２５は、図１及び図
２に示すように前記アーマチュアロッド３８の下端部３
８ｂに一体に設けれたフォロア部材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１つの揺動カ
ム４６と、該揺動カム４６の回動を中立位置に戻すよう
なトルクを付与する付勢手段４７とから主として構成さ
れている。

【００３７】前記フォロア部材４５は、正面ほぼコ字形
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４５
ｂとして構成されている。

【００３８】前記揺動カム４６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４８ａ，４８ｂ間
に貫通固定されたカム支軸４９に中央孔４６ａを介して
回転自在に支持されている。また、この揺動カム４６
は、図３にも示すように正面ほぼ扇形状に形成されて、
要部（ベースサークル部）と反対側にほぼ平坦な外側面
５２を有すると共に、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傾斜状の第１カム面
５０として構成され、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傾斜状の第２カム面５１
として構成されている。

【００３９】そして、この第１，第２カム面５０，５１
は、同一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５０ａ，５１ａ側の第１，第２
ランプ部５０ｂ，５１ｂ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，第２リフト部５０ｃ，５１
ｃが第１，第２ランプ部５０ｂ，５１ｂの曲率より大き
な円弧面に形成され、さらに第１、第２リフト部５０
ｃ，５１ｃより先端側に第３，第４ランプ部５０ｄ．５
１ｄが形成されている。したがって、揺動カム４６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５０ｄ．５１ｄの存在によって
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５０，５１の摺動切換を滑らかに行うことができる。

【００４０】さらに、揺動カム４６は、図５，図６に示
すように各カム面５０，５１の基円部５０ａ，５１ａ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５０ａ，５１ａの外径が設定されている。

【００４１】また、前記付勢手段４７は、図２にも示す
ようにケーシング本体２９ａの下壁内面に軸心方向、つ
まり揺動カム４６の外側面５２方向に向かって突設され
た円筒部５３内に形成された摺動孔５４と、該摺動孔５
４内を摺動自在に設けられたプランジャ５５と、該プラ
ンジャ５５を前記外側面５２のほぼ中央部位５２ａ方向
に付勢するばね部材であるコイルスプリング５６とから
構成されている。

【００４２】前記摺動孔５４は、内外側が段差径状に形
成されてほぼ中央部位が段差部位５４ａに形成されてい
ると共に、外側の大径部位の開口部が円板状の蓋部５７
によって閉塞されている。

【００４３】前記プランジャ５５は、基部の外周縁に前
記段差部位５４ａに係止して最大進出動を規制する環状
係止部５５ａを一体に有すると共に、先端部５５ｂが半
球面状に形成されている。また、この先端部５５ｂは、
揺動カム４６が非揺動状態にあるときは該揺動カム４６
の外側面５２との間に、所定大きさの隙間部Ｇを形成
し、揺動カム４６が揺動を開始して僅かに傾いた時点で
前記外側面５２の上側あるいは下側に当接するようにな
っている。

【００４４】前記コイルスプリング５６は、一端が前記
蓋部５７の内面に弾持している一方、他端がプランジャ
５５の基部側凹部の底面に弾持して、プランジャ５５を
常時外側面５２方向へ付勢している。なお、付勢手段４
７のプランジャ５５は、後述する第２の実施形態に記載
されているように、ローラを設ける構成とすることも可
能である。

【００４５】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
点での揺動カム４６は、図１に示すように自重によって
第２カム面５１の第２リフト部５１ｃがフォロア面４５
ｂに当接している。

【００４６】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
アーマチュアロッド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、つまり最大に開弁する方向へスト
ロークする。

【００４７】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。

【００４８】そして、この吸気弁２３の開閉時における
揺動カム４６は、前記フォロア部材４５の上昇あるいは
下降に伴って外側面５２の上下部が、プランジャ５５の
先端部５５ｂの押圧力されながら各カム面５０，５１が
各フォロア面４５ａ，４５ｂに転接しつつカム支軸４９
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。

【００４９】すなわち、吸気弁２３の閉弁時を例に取っ
て説明すれば、開閉弁側スプリング３３，２８の揺動カ
ム４６に対する開閉方向の付勢力は、吸気弁２３の開閉
ストロークの終端域では、それぞれほぼ零に近くなる。

【００５０】つまり、例えば吸気弁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
ってバルブステム２３ｂが上昇するに連れて揺動カム４
６との当接点Ｐは、図３及び図６に示すように第２ラン
プ部５１ｂから基円部５１ｂ側に転移する。このため、
閉弁側スプリング２８のばね力が揺動カム４６に伝達さ
れるモーメントは零に近づき、したがって、揺動カム４
６からアーマチュアロッド３８，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。特に、閉弁時におけるアーマチュア３０に
は、開弁側スプリング３３のばね力の他に付勢手段４７
のばね反力が作用して、かかる合力が増大するため、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。

【００５１】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１，第２
ランプ部５０ｂ，５１ｂから基円部５０ａ，５１ａ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、
揺動カム４６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。

【００５２】しかも、前述のように両スプリング２８，
３３と付勢手段４７のアーマチュア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。

【００５３】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と開閉弁電磁石３２、３３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。

【００５４】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の最大の上昇，下降時におい
て、揺動カム４６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。

【００５５】また、前述のように、とりわけ吸気弁２３
の例えば開作動の終端域において揺動カム４６が上下方
向へ最大に揺動しょうとする際に、プランジャ５５の先
端部５５ｂがコイルスプリング５７のばね力で図５に示
すように、揺動カム４６の外側面５２の上側を押圧して
揺動カム４６を中立位置に戻すように付勢する。このた
め、最大下方向の回動位置付近で揺動カム４６に対して
中立位置方向へ強い戻しトルクを付与する。これによっ
て、アーマチュア３０に対してさらに効果的な制動作用
が得られる。

【００５６】一方、吸気弁２３の閉弁作動時の終端域に
おいては、図６に示すようにプランジャ５５の先端部５
５ｂが揺動カム４６の外側面５２の下側を押圧して揺動
カム４６を中立位置に戻すように付勢する。このため、
最大上方向の回動位置付近で揺動カム４６に対して中立
位置方向へ強い戻しトルクを付与する。これによって、
アーマチュア３０に対してさらに効果的な制動作用が得
られる。

【００５７】さらに、図１に示すように、吸気弁２３が
僅かに開いて揺動カム４６がほぼ中立位置になっている
場合は、外側面５２とプランジャ先端部５５ｂとの間に
隙間部Ｇが形成されて互いに非接触状態になっているた
め、この領域におけるフリクションが低減されてアーマ
チュア３０と吸気弁２３の上下の作動速度が向上する。

【００５８】また、揺動カム４６をカム支軸４９とプラ
ンジャ５５との両方で両持状態に支持するため、該揺動
カム４６の支持剛性が高くなり、その揺動作用が安定か
つ確実になる。この結果、前記アーマチュア３０の上下
面と各電磁石３１，３２の対向面とに間に形成された微
小隙間Ｇｏ，Ｇｃの変動が抑制されて前述のような各部
材間の衝突を確実に回避できる。

【００５９】また、この実施形態における付勢手段４７
は、揺動カム４６に直接設けられるものではなく、ケー
シング本体２９ａに設けられているため、アーマチュア
３０の慣性力の増加を抑制できると共に、耐久性の向上
が図れる。

【００６０】図８は請求項４の発明に対応した第２の実
施形態を示し、制動機構２５の構造を変更したもので、
アーマチュアロッド３８の下端部外側面に、カム６０が
一体に設けられていると共に、ケーシング本体２９ａの
下壁に第１の実施形態の付勢手段４７に近似した制動手
段６１が設けられている。また、この制動手段６１のア
ーマチュアロッド３８を挟んだ反対側には、該アーマチ
ュアロッド３８のカム６０と反対側の背面を支持する支
持手段７０が設けられている。

【００６１】すなわち、前記カム６０は、アーマチュア
ロッド３８の外側面の一部にほぼコ字形状に形成され
て、上下端部に突出部６０ａ，６０ｂが径方向に沿って
突設されて、この外面の上下方向に沿ってほぼコ字形状
にカム面６２が形成されている。このカム面６２は、上
下方向の中央部位６２ａが平坦状に形成されていると共
に、この中央部位６２ａの上下端縁から前記各突出部６
０ａ，６０ｂの先端縁に沿って所定の曲率半径の曲面部
位６２ｂ，６２ｃに形成されている。

【００６２】一方、前記制動手段６１は、ケーシング本
体２９ａの下壁内面に軸心方向に向かって突設された円
筒部６３内に形成された摺動孔６４と、該摺動孔６４内
を摺動自在に設けられたプランジャ６５と、該プランジ
ャ６５を前記カム面６２のほぼ中央部位６２ａ方向に付
勢するばね部材であるコイルスプリング６６とから構成
されている。

【００６３】前記摺動孔６４は、内外側が段差径状に形
成されてほぼ中央に段差部位が形成されていると共に、
外側の大径部位の開口部が円板状の蓋部６７によって閉
塞されている。

【００６４】前記プランジャ６５は、基部の外周縁に前
記段差部位に係止して最大進出動を規制する環状係止部
を一体に有すると共に、先端部６５ａには支軸６８に回
転自在に支持されたローラ６９が設けられている。ま
た、アーマチュア３０が図９に示すように上下方向の中
間位置にあるときは、前記ローラ６９の外周面とカム面
６２の中央部位６２ａとの間に、所定大きさの隙間部Ｇ
が形成されており、アーマチュアロッド３８が上下に最
大にストロークする付近で前記ローラ６９の外周面が、
前記カム面６２の曲面部位６２ｂあるいは６２ｃに当接
するようになっている。また、前記ローラ６９の外周面
の曲率半径は、前記各曲面部位６２ｂ，６２ｃの曲率半
径よりも小さく設定されている。

【００６５】前記コイルスプリング６６は、一端が前記
蓋部６７の内面に弾持している一方、他端がプランジャ
６５の基部側凹部の底面に弾持して、プランジャ６５を
常時カム面６２方向に付勢している。

【００６６】また、前記支持手段７０は、前記制動手段
６１と対向して設けられ、ケーシング本体２９ａの内周
面からアーマチュアロッド３８の軸心方向に水平に突出
した支持部７１と、該支持部７１の先端部に固定された
ローラ軸７２に回転自在に設けられて、アーマチュアロ
ッド３８の背面を転接する支持ローラ７３とから構成さ
れている。

【００６７】したがって、この実施形態によれば、前述
のように、例えばアーマチュアロッド３８が、図８に示
す吸気弁２３を僅かに開いた中間ストローク位置からさ
らに下方向へストロークして吸気弁２３を最大に開こう
とした際には、まず、プランジャ６５のローラ６９の外
周面がカム面６２の上部曲面部位６２ｂに当接し始め、
さらに下方へストロークすると、図１０に示すようにロ
ーラ６９が上部曲面部位６２ｂに押し戻されながらコイ
ルスプリング６７のばね力によって曲面部位６２ｂを次
第に強く押圧してアーマチュアロッド３８に制動力を付
与する。

【００６８】これによって、アーマチュア３０と吸気弁
２３は開ストロークの終端域で効果的に制動される。こ
の結果、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。

【００６９】一方、アーマチュアロッド３８が、上方向
へストロークして吸気弁２３を閉じようとした際には、
まず、ローラ６９の外周面がカム面６２の下部曲面部位
６２ｃに当接し始め、さらに上方へストロークすると、
図１１に示すようにローラ６９が下部曲面部位６２ｃに
押し戻されながらコイルスプリング６７のばね力によっ
て該曲面部位６２ｃを次第に強く押圧してアーマチュア
ロッド３８に制動力を付与する。

【００７０】これによって、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。こ
の結果、傘部２３ａとバルブシート２２ａ及びアーマチ
ュア３０と閉弁電磁石３３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。

【００７１】しかも、この実施形態では、第１の実施形
態のようなフォロア部４５や揺動カム４６などの部材を
廃止したため、該第１の実施形態に比較してアーマチュ
アロッド３８の慣性質量が十分に小さくなり、アーマチ
ュア３０の作動応答性が向上する。

【００７２】また、アーマチュアチャロッド３８の僅か
な下降ストローク位置において、ローラ６９の外周面と
カム面６２の中央部位６２ａとの間に、隙間部Ｇが形成
されて、両者が非接触状態になっているため、この間に
おけるアーマチュアロッド３８のフリクションの発生が
回避される。この結果、吸気弁２３の作動速度が高くな
る。

【００７３】また、前記ローラ６９が各曲面部位６２
ｂ，６２ｃに乗り上げてアーマチュアロッド３８を反対
方向に押圧した際に、この押圧力に抗して支持手段７０
のローラ７３がアーマチュアロッド３８の背面を支持す
るため、該アーマチュアロッド３８のモーメントを打ち
消すことが可能になる。また、アーマチュアロッド３８
の背面は、支持ローラ７３が転接して支持するから、こ
こでのフリクションの発生も十分に抑制できる。

【００７４】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。また、カム６２を、
アーマチュアロッド３８とは別体に形成することも可能
である。

【００７５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
に記載の発明によれば、揺動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制動できるた
め、傘部とバルブシートや、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を防止でき
る。

【００７６】しかも、機関弁の開閉作動の終端域におい
て揺動カムが上下方向へ最大に揺動する際に、付勢手段
が揺動カムの上側あるいは下側の外側面を押圧して揺動
カムを中立位置に戻すように付勢するため、該揺動カム
の最大揺動付近で強い戻しトルクを付与することができ
る。これによって、さらに効果的な制動作用が得られ
る。

【００７７】また、請求項２に記載の発明によれば、付
勢手段を揺動カムなどの可動部材とは別体に設けたた
め、アーマチュアの慣性質量の増加が抑制されて、該ア
ーマチュアの作動応答性の低下を防止できる。

【００７８】請求項３に記載の発明によれば、隙間部に
よって、その間における揺動カムと付勢手段とのフリク
ションの発生を回避できるため、アーマチュアや機関弁
の作動速度の低下を防止できる。。

【００７９】請求項４に記載の発明によれば、制動機構
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
十分に制動できるため、傘部とバルブシートや、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
の発生を防止できる。

【００８０】しかも、制動機構のアーマチュアロッドに
は、単にカムを形成するだけであるから、アーマチュア
の慣性質量がさらに小さくなるため、該アーマチュアや
機関弁の作動応答性が向上する。

【００８１】請求項５に記載の発明によれば、制動手段
の構造が簡素化されているため、製造作業性が良好にな
ると共に、コストの低廉化が図れる。

【００８２】請求項６に記載の発明によれば、ローラを
設けることによってカム面とのフリクションを十分に低
減できるため、アーマチュアの作動応答性をさらに向上
させることが可能になる。

【００８３】請求項７に記載の発明によれば、隙間部に
よってこの間におけるアーマチュアロッドと制動手段と
のフリクションの発生を回避できるため、アーマチュア
の作動速度の低下を防止できる。

【００８４】請求項８に記載の発明によれば、支持手段
によってアーマチュアロッドの背面を支持するため、制
動手段の押圧力に起因したアーマチュアロッドのモーメ
ントを打ち消すことができる。

【００８５】請求項９に記載の発明によれば、支持手段
の構造が簡単であるため、製造作業が容易であると共
に、装置全体の重量の増加を抑制できる。

【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】本実施形態に供される揺動カムの正面図。

【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の実施形態を示す縦断面図。

【図９】図８のＢ−Ｂ線断面図。

【図１０】開弁時の作用を示す縦断面図。

【図１１】閉弁時の作用を示す縦断面図。

【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 ２３…吸気弁 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 ３８…アーマチュアロッド ４５…フォロア部材 ４６…揺動カム ４７…付勢手段 ５０…第１カム面 ５１…第２カム面 ６０…カム ６１…制動手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G018 AB07 AB09 AB16 BA38 CA12 DA35 DA41 EA01 EA02 EA09 EA11 EA16 EA19 EA31 EA32 FA01 FA06 FA07 GA22 GA31 GA33 3G092 AA11 DA01 DA02 DA07 DG09 EA03 EA04 EA22 FA13 FA14 HA01Z HA13X HE00X HE01Z HE03Z 3H106 DA05 DA25 DB02 DB13 DB26 DB32 DB38 DC02 DD07 DD14 EE19 EE20

Claims (9)

【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、前記機関弁を閉方向及
   び開方向へ付勢して中立位置に保持するばね部材と、前
   記機関弁の開閉速度を制動する制動機構とを備えた機関
   弁の電磁駆動装置であって、 前記制動機構は、前記アーマチュアに連係し、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前記各フォロア面に転接し
   て機関弁の開閉作動の終端域における開閉速度を制動す
   る一対のカム面を有する揺動カムと、 該揺動カムの前記両カム面間に形成された外側面の所定
   位置に弾接して、揺動カムを回動方向のほぼ中立位置に
   付勢する付勢手段と、 を備えたことを特徴とする機関弁の電磁駆動装置。
2. 【請求項２】 前記付勢手段は、前記アーマチュアや電
   磁石を収容したケーシングに前記揺動カムの外側面方向
   に進退自在に設けられたプランジャと、該プランジャを
   前記外側面方向へ付勢するばね部材とから構成したこと
   を特徴する請求項１記載の機関弁の電磁駆動装置。
3. 【請求項３】 前記揺動カムの回動方向の中立位置で、
   前記外側面とプランジャの先端縁との間に、隙間部を形
   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。
4. 【請求項４】 機関弁にアーマチュアロッドを介して連
   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、前記機関弁を閉方向及び開方向へ付勢して中立位
   置に保持するばね部材と、前記機関弁の開閉速度を制動
   する制動機構とを備えた機関弁の電磁駆動装置であっ
   て、 前記制動機構は、前記アーマチュアロッドの外面に設け
   られて、アーマチュアロッドの軸方向に沿ってほぼコ字
   形状に形成されたカム面を有するカムと、 前記先端部がアーマチュアロッドのストロークに伴い前
   記カム面に弾接して機関弁の開閉作動の終端域における
   開閉速度を制動する制動手段とを備えたことを特徴とす
   る機関弁の電磁駆動装置。
5. 【請求項５】 前記制動手段は、前記アーマチュアや電
   磁石を収容したケーシングに前記カム面方向に進退自在
   に設けられたプランジャと、該プランジャを前記外側面
   方向へ付勢するばね部材とから構成したことを特徴する
   請求項４に記載の機関弁の電磁駆動装置。
6. 【請求項６】 前記プランジャの先端部に、前記カム面
   上を転接するローラを設けたことを特徴とする請求項５
   記載の機関弁の電磁駆動装置。
7. 【請求項７】 前記アーマチュアの上下方向の中立位置
   で、前記カム面とプランジャの先端部あるいは前記ロー
   ラとの間に、隙間部を形成したことを特徴とする請求項
   ５または６に記載の機関弁の電磁駆動装置。
8. 【請求項８】 前記アーマチュアロッドを挟んだ前記制
   動手段とほぼ反対の位置に、前記アーマチュアロッドに
   対する制動手段からの径方向への押圧力を支持する支持
   手段を設けたことを特徴とする請求項４〜７のいずれか
   に記載の機関弁の電磁駆動装置。
9. 【請求項９】 前記支持手段は、前記制動手段に対向し
   てアーマチュアロッドをローラを介して支持したことを
   特徴とする請求項８記載の機関弁の電磁駆動装置。