JP2003129809A - 機関弁の電磁駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機関弁の開閉ストローク終端域の急激な作動
を抑制して打音や摩耗の発生を防止し、かつ開閉ストロ
ーク中間域でのフリクションを防止する。 【解決手段】吸気弁２３を開閉ストロークさせるアーマ
チュア、開閉弁用電磁石、開弁側スプリング及び閉弁側
スプリングを設けると共に、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５
０，５１を上下に有する制動カム４６を揺動自在に設け
た。制動カムの側部にリターンカム４７とスリーブ５５
を一体に設けると共に、付勢手段４８がスリーブの外周
面に弾接した際に、付勢手段とリターンカムのカムフェ
ース５４の中央部位５４ａとの間に隙間を形成した。

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１０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１１Ａ，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１１Ｂ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。

【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開弁用，閉弁用のばね部
材と、前記機関弁の開閉作動の終端域における開閉速度
を制動する制動機構とを備えた機関弁の電磁駆動装置に
おいて、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、前記ア
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制動カムと、前記制動カムの側部
に一体的に設けられたリターンカムと、前記リターンカ
ムのカムフェースに弾接して、前記制動カムの回動時に
リターンカムを介して前記制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
制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制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
ステムを介して制動カムに伝達されることによって生じ
る該制動カムの回転中心まわりのモーメントは零に近づ
く。したがって制動カムは、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
おいて制動カムが上下方向へ最大に回動する際に、付勢
手段が、制動カムと同期回動するリターンカムのカムフ
ェースの上側あるいは下側を押圧して制動カムを中立位
置に戻すように付勢する。このため、該制動カムの最大
揺動位置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】また、前述のように、付勢手段の付勢力を
制動カムに直接作用さえるのではなく、リターンカムに
作用させるようにしたことから、該リターンカムのカム
フェースの形状を任意に設定して、中央部位側では付勢
手段の付勢力が大きく掛からない形状に設定することに
よって前記アーマチュアのストロークエンド領域以外、
つまり吸気弁の開閉終了端領域間の中間ストローク領域
における無用な制動トルクが作用せずにスムーズな開閉
ストロークが得られる。

【００２０】請求項２に記載の発明は、前記リターンカ
ムのカムフェースを、ほぼく字形状に形成すると共に、
前記付勢手段を前記カムフェースに対してほぼ軸直角方
向から弾接させたことを特徴としている。

【００２１】請求項３に記載の発明は、前記制動カムの
回動方向のほぼ中立位置において、前記リターンカムの
カムフェースと前記付勢手段との間に隙間を形成したこ
とを特徴としている。

【００２２】請求項４に記載の発明は、前記カムフェー
スの中央部位よりも大きな曲率半径を有するスリーブを
リターンカムと相対回動自在設けると共に、前記付勢手
段を前記カムフェースとスリーブの外周面に跨って弾接
させて、前記付勢手段がスリーブの外周面に弾接した際
に、付勢手段とリターンカムの中央部位との間に隙間を
形成したことを特徴としている。

【００２３】請求項５に記載の発明にあっては、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
ングににブラケットを介して設けられ、前記リターンカ
ムのカムフェース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。

【００２４】

【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。

【００２５】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図外のバルブガイド
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
タの外周に設けられたリテーナ２３ｃ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。

【００２６】前記電磁駆動機構２４は、シリンダヘッド
２１上に設けられたベース板２９と、該ベース板２９上
に設けられた円筒状のケーシング３４と、該ケーシング
３４内に上下動自在に収納された円板状のアーマチュア
３０と、ケーシング３４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。

【００２７】前記ケーシング３４は、図１に示すよう
に、ベース板２９上に４本のビス３３５で固定された金
属製の円筒状の本体３４ａと、該本体３４ａの上端一側
にビスで固定された筒状の非磁性材のカバー３４ｂとか
らなり、該カバー３４ｂ側の内周面に非磁性材の図外の
筒状ホルダーが配置されている。また、この筒状ホルダ
ーは、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３６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３７が設けられてい
る。

【００２８】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３９に
よって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４
５が一体に設けられている。前記アーマチュアロッド３
８は、底壁３７の中央に有する筒壁内に嵌挿固定された
筒状ガイド部２６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２３
ｂ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。

【００２９】前記開閉弁用電磁石３１，３２は、固定コ
アが横断面略Ｕ字形に形成され、互いにアーマチュア３
０を介して所定の隙間Ｓをもって対向配置され、固定コ
アの内部に電磁コイル３１ａ，３２ａが巻装されてい
る。この電磁コイル３１a，３２ａ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。

【００３０】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。

【００３１】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にパルス
信号による通電−非通電を相対的に繰り返し出力してい
る。

【００３２】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。

【００３３】そして、前記制動機構２５は、図１〜図３
に示すように前記アーマチュアロッド３８の下端部３８
ｂに一体に設けられたフォロア部材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つの制動カ
ム４６と、該制動カム４６と一体に設けられたリターン
カム４７と、該リターンカム４７を付勢して制動カム４
６を中立位置に戻すようなトルクを付与する付勢手段４
８とから主として構成されている。

【００３４】前記フォロア部材４５は、図２にも示すよ
うに正面ほぼロ字形状に形成され、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４５ｂとして構成されている。

【００３５】前記制動カム４６は、図２及び図６に示す
ようにベース板２９の下面にボルト８０によって固定さ
れたブラケット８１の下端部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、この制動カム４６は、図２及び図４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。

【００３６】そして、この第１，第２カム面５０，５１
は、図４に示すように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，５１
ａ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，５１ｃが第１，第２ランプ部５０ｂ，５１
ｂ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５０ｃ，５１ｃより先端側に第３，第４ラン
プ部５０ｄ．５１ｄが形成されている。したがって、制
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５に示すように、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．５
１ｄ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。

【００３７】さらに、制動カム４６は、各カム面５０，
５１の基円部５０ａ，５１ａが各フォロア面４５ａ，４
５ｂ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、図８
に示すような微小隙間Ｇ１，Ｇ２を形成するように基円
部５０ａ，５１ａの外径が設定されている。

【００３８】前記リターンカム４７は、図２及び図６、
図７に示すように制動カム４６の中央孔孔縁に結合され
た円筒状の連結部５３を介して制動カム４６に一体に設
けられていると共に、連結部５３の内部挿通孔と連続す
る中央の支持孔４７ａに挿通した前記支持軸４９に制動
カム４６と共に回転自在に支持されている。また、この
リターンカム４７は、全体形状が上下方向に延出した三
日月状に形成されて、上下端部４７ｂ、４７ｃが制動カ
ム４６の上下幅よりも十分に大きく設定されていると共
に、制動カム４６の外側面５２側にカムフェース５４が
形成されている。このカムフェース５４は、前記外側面
５２にほぼ沿ってほぼく字形状に形成されて、円弧状の
中央部位５４ａから上下方向へ下り傾斜状に形成されて
いる。

【００３９】また、前記リターンカム４７の連結部５３
と反対側の側部には、支持軸４９に回転自在に支持され
たスリーブ５５が当接配置されている。このスリーブ５
５は、中央に支持軸４９が挿通する挿通孔５５ａが形成
されていると共に、外周面５５ｂの外径Ｄが前記カムフ
ェース５４の中央部位５４ａの曲率半径よりも大きく設
定されている。また、このスリーブ５５の側部に大径な
ワッシャ５６が設けられ、このワッシャ５６と前記支持
軸４９の外端部に嵌着したＣリング５７とによって、前
記制動カム４６、リターンカム４７、スリーブ５５の支
持軸４９からの不用意な抜け出しが防止されるようにな
っている。

【００４０】前記付勢手段４８は、図２及び図３、図７
にも示すように、ベース板２９の下面にボルト８２によ
って固定されたブラケット８３の下端部８３ａに設けら
れて、該下端部８３ａの内部に前記リターンカム４７と
スリーブ５５方向に向かって穿設された摺動孔５８と、
該摺動孔５８内を摺動自在に設けられたプランジャ５９
と、該プランジャ５９の先端部に一体に有し、上下方向
に長い板状の押接部６０と、摺動孔５８の開口底部を閉
塞する閉塞板６１とプランジャ５９の内部えぐり底面と
の間に弾装されて、プランジャ８３をリターンカム４７
の支持軸４９軸心方向へ付勢するばね部材であるコイル
スプリング６２とから構成されている。

【００４１】前記プランジャ５９は、図２、図３及び図
７にも示すように、先端部の押接部６０が前記リターン
カム４７とスリーブ５５を跨った状態で対向配置され
て、その前面６０ａが制動カム４６の回動に伴いリター
ンカム４７が回動したカムフェース５４に摺接するが、
制動カム４６の中立位置、すなわちリターンカム４７の
中央部位５４ａが押接部６０に対峙している状態では、
該押接部６０の前面６０ａがスリーブ５５の外周面５５
ｂに当接して中央部位５４ａ領域と前面６０ａとの間に
一定幅の隙間Ｃが形成されて、中央部位５４ａとは非接
触状態になる。

【００４２】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
点での制動カム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。

【００４３】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、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２
３ｄ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。

【００４４】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、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２３
ｄがバルブシート２２ａに着座して閉弁する。

【００４５】そして、この吸気弁２３の開閉時における
制動カム４６は、前記フォロア部材４５の上昇あるいは
下降に伴ってリターンカム４７のカムフェース５４の上
下部が、プランジャ５９の押接部６０に押圧されながら
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９Ａに示すように吸気弁２３の
開閉作動の終端域（破線丸）で効果的な緩衝制動作用が
得られる。

【００４６】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の制動カ
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。

【００４７】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制動カム４
６との当接点Ｐは、図８に示すように第２ランプ部５１
ｂから基円部５１ａ側に転移する。このため、閉弁側ス
プリング２８のばね力が制動カム４６に伝達されるモー
メントは零に近づき、したがって、制動カム４６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４８のばね反
力がリターンカム４７を介して作用し、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。

【００４８】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、基本的に制動カム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、図９Ａ（破線
丸）に示すような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、制動カム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。

【００４９】しかも、前述のように両スプリング２８，
３３と付勢手段４８のスプリング６２のアーマチュアに
作用するばね合力は、図９Ｂの一点鎖線下側に示すよう
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（ａ、ｂ）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。

【００５０】したがって、吸気弁２３は、図９Ａ、Ｂ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。

【００５１】さらに、本実施形態では、アーマチュア３
０の最大の上昇，下降時において、制動カム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。

【００５２】また、前述のように、とりわけ吸気弁２３
の例えば閉作動の終端域において制動カム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５９がコ
イルスプリング６２のばね力で、図８に示すように、リ
ターンカム４７のカムフェース５４の下側を押圧して制
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制動カム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。

【００５３】一方、吸気弁２３の開弁作動時の終端域に
おいても、プランジャ５９がリターンカム４７のカムフ
ェース５４の上側を押圧して制動カム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
付近で制動カム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。

【００５４】さらに、この実施形態では、前述のよう
に、吸気弁２３が僅かに開いて制動カム４６がほぼ中立
位置になっている場合は、図７に示すように、プランジ
ャ押接部６０の前面６０ａがスリーブ５５の外周面５５
ａに弾接して、前記前面６０ａとリターンカム４７の中
央部位５４の外周面５４ａとの間に隙間Ｃ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（図９Ｂ
一点鎖線下側ｃ領域）におけるリターンカム４７（制動
カム４６）との間のフリクションが発生せず、単にスリ
ーブ５５側との間に僅かに発生するだけであるから、制
動カム４６に対するフリクションの発生を大幅に低減す
ることができる。このため、この中間領域におけるアー
マチュア３０と吸気弁２３は、その開閉ストローク時の
作動速度の低下が防止されて、スムーズな作動が得られ
る。

【００５５】また、制動カム４６は、カム支軸４９とリ
ターンカム４７を介してプランジャ５９との両方で両持
状態に支持されるため、該制動カム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３１，３
２の対向面とに間に形成された微小隙間の変動が抑制さ
れて前述のような各部材間の衝突を確実に回避できる。

【００５６】また、この実施形態における付勢手段４８
は、制動カム４６に直接設けられるものではなく、ケー
シング本体３４ａ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。

【００５７】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、制動機構２５
のリターンカム４７は、そのカムフェース５４の形状を
制動力や中間位置での制動トルクの低減化を促進するよ
うに任意に設定することが可能であり、また付勢手段４
８のコイルスプリング６２のばね力も制動力などを考慮
して自由に設定することができる。

【００５８】また、前記制動カム４６の回動方向の中立
位置において、前記リターンカム４７のカムフェース５
４とプランジャ押接部６０との間に隙間を形成する場合
は、プランジャ５９の最大進出位置を所定のストッパ等
によって規制して前記カムフェース５４との当接を回避
することにより行うことが可能になる。

【００５９】

【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、制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。

【００６０】しかも、機関弁の開閉作動の終端域におい
て制動カムが上下方向へ最大に揺動する際に、付勢手段
がリターンカムのカムフェースの上側あるいは下側を押
圧して制動カムを中立位置に戻すように付勢するため、
該制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。

【００６１】さらに、制動カムが、前述のようにほぼ中
立位置になっている場合は、付勢手段がリターンカムの
カムフェース形状によって該カムフェースの中央部位と
の間のフリクションを大幅に低減することができる。こ
のため、この中間領域におけるアーマチュアと機関弁
は、その開閉ストローク時の作動速度の低下が防止され
て、スムーズな作動が得られる。

【００６２】請求項２に記載の発明によれば、リターン
カムのカムフェースをほぼく字形状の滑らかな形状とし
たことによって、前述のように機関弁の開閉作動の終端
域における制動カムの作用と相俟って制動効果を一層高
めることが可能になると共に、制動カムの中立位置の領
域おける付勢手段によるフリクションの発生を効果的に
抑制することが可能になる。

【００６３】請求項３及び４に記載の発明によれば、隙
間によって、その間における制動カムと付勢手段とのフ
リクションの発生を一層効果的に防止することができ
る。このため、アーマチュアや機関弁の作動速度の低下
をさらに防止することができる。

【００６４】請求項５に記載の発明によれば、付勢手段
を制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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す縦断面図。

【図２】本実施形態の要部拡大図。

【図３】本実施形態の要部平面図。

【図４】本実施形態に供される制動カムを示す正面図。

【図５】アーマチュアの上下ストロークに対する制動カ
ムの回転角を示す特性図。

【図６】本実施形態に供される制動機構の一部の構成部
材を示す分解斜視図。

【図７】図３のＡ−Ａ線断面図。

【図８】本実施形態の作用説明図。

【図９】Ａは吸気弁の開閉時の緩衝特性図、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】従来の装置を示す縦断面図

【図１１】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 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…制動カム ４７…リターンカム ４８…付勢手段 ４９…支持軸 ５０…第１カム面 ５１…第２カム面 ５４…カムフェース

───────────────────────────────────────────────────── 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 吉沢 伸吾 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） 3G016 AA02 AA05 BA34 BA35 BA36 BA37 BA44 CA08 CA09 CA10 CA25 CA45 CA46 DA01 DA23 GA04 3G018 AB08 AB09 AB16 BA02 BA38 CA11 CA12 DA34 DA36 DA43 DA70 DA83 DA85 FA01 FA06 FA07 GA02 GA23 GA27

Claims (5)

【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開弁用，閉弁用
   のばね部材と、前記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機構とを備えた機関弁の電磁駆
   動装置において、 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、 前記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制動カムと、 前記制動カムの側部に一体的に設けられたリターンカム
   と、 前記リターンカムのカムフェースに弾接して、前記制動
   カムの回動時にリターンカムを介して前記制動カムを回
   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】 前記リターンカムのカムフェースを、ほ
   ぼく字形状に形成すると共に、前記付勢手段を前記カム
   フェースに対してほぼ軸直角方向から弾接させたことを
   特徴とする請求項１に記載の機関弁の電磁駆動装置。
3. 【請求項３】 前記制動カムの回動方向のほぼ中立位置
   において、前記リターンカムのカムフェースと前記付勢
   手段との間に隙間を形成したことを特徴とする請求項１
   または２に記載の機関弁の電磁駆動装置。
4. 【請求項４】 前記カムフェースの中央部位よりも大き
   な曲率半径を有するスリーブをリターンカムと相対回動
   自在設けると共に、前記付勢手段を前記カムフェースと
   スリーブの外周面に跨って弾接させて、前記付勢手段が
   スリーブの外周面に弾接した際に、付勢手段とリターン
   カムの中央部位との間に隙間を形成したことを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれかに記載の機関弁の電磁駆動装
   置。
5. 【請求項５】 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ブラケットを介して設けら
   れ、前記リターンカムのカムフェース方向へ進退自在に
   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１〜４のいずれかに記載の機関弁の電磁駆動装置。