JP2006046176A - 電磁駆動弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた静粛性と耐久性とを有するとともに、エネルギロスの低減が図られた電磁駆動弁を提供する。
【解決手段】 電磁駆動弁１０は、ステム１２を有し、ステム１２が延びる方向に沿って往復運動する駆動弁１４と、当接面５２ａを有するディスク支持台５１と、ステム１２に連結された一方端２２からディスク支持台５１に揺動自在に支持された他方端２３に向けて延びるディスク２０と、ディスク２０に電磁力を作用させる電磁石３０および３５とを備える。ディスク２０は、他方端２３に位置して形成された基部３と、基部３から一方端２２に渡って形成されたアーム部２１とを有する。電磁石３０および３５は、アーム部２１に向い合う表面３１ａおよび３６ａを有する。ディスク２０が電磁石３０および３５に引き寄せられた場合に、当接面５２ａと基部３とが当接し、かつ、表面３１ａおよび３６ａとアーム部２１との間に、隙間が形成される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、一般的には、電磁駆動弁に関し、より特定的には、内燃機関に用いられる回転駆動式の電磁駆動弁に関する。

従来の電磁駆動弁に関して、たとえば、米国特許第６４６７４４１号明細書には、電磁力とスプリングとの協働によって内燃機関のバルブを作動させる電磁アクチュエータが開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された電磁アクチュエータは、回転駆動式と呼ばれており、ステムを有するバルブと、そのステムの先端に当接された第２端部およびサポートフレームに揺動自在に支持された第１端部を有する揺動アームとを備える。

揺動アームの上下には、コアとそのコアの周りに巻かれたコイルとから構成される電磁石が１つずつ配置されている。電磁アクチュエータは、さらに、揺動アームの第１端部に設けられ、バルブを開状態に向けて付勢するトーションバーと、ステムの外周に配置され、バルブを閉状態に向けて付勢する渦巻きばねとを備える。電磁石で発生する電磁力と、トーションバーおよび渦巻きばねの弾性力とによって、揺動アームは、上下に配置された電磁石のコアに交互に吸着されながら、第１端部を支点に揺動する。

また、特開平９−１３３０１０号公報には、省電力化および応答性の向上を目的とした、並進駆動式と呼ばれる電磁式弁駆動装置が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示された電磁式弁駆動装置は、弁軸が固定された弁体を備える。弁軸には、プランジャホルダを介して、ドーナツ状のプランジャが接合されている。プランジャの上方には、第１電磁コイルおよび第１コアが配設されており、プランジャの下方には、第２電磁コイルおよび第２コアが配設されている。第１電磁コイルおよび第１コアのさらに上方には、プランジャを下方に向けて付勢するアッパスプリングが配設されており、第２電磁コイルおよび第２コアのさらに下方には、プランジャを上方に向けて付勢するロアスプリングが配設されている。

並進駆動式では、電磁コイルおよびコアからなり、プランジャに電磁力を作用させる電磁石と、弁軸に弾性力を作用させるアッパスプリングおよびロアスプリングが、弁軸の延びる方向に並んで直列に配置されている。このような構成により、電磁力および弾性力が弁軸に直接、作用して、弁体を往復運動させる。
米国特許第６４６７４４１号明細書 特開平９−１３３０１０号公報

特許文献１に開示された電磁アクチュエータでは、揺動アームが、電磁石に吸着された時に電磁石のコアの端面に全体的に接触する。このため、揺動アームと電磁石との打音が大きくなり、電磁アクチュエータを駆動させた場合の静粛性に劣る。また、高速で運動する揺動アームには、大きな繰り返し荷重が加わるため、第１端部の近傍で折れ易い傾向がある。これを解決する方法としては、揺動アームの厚みを全体に大きくして強度を向上させる方法が考えられる。しかしこの場合、揺動アームの重量が大きくなり、エネルギロスが増大するという問題が発生する。

また、特許文献１に開示された電磁アクチュエータでは、揺動アームと電磁石のコアとが衝突を繰り返すことによって、電磁石の耐久性に問題が生じる。コアが破損した場合には、電磁石を交換せざるを得ないため、電磁アクチュエータのメンテナンス性も損なわれることになる。このような問題は、プランジャホルダとコアとが衝突を繰り返す、特許文献２に開示された電磁式弁駆動装置でも、同様に発生する。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、優れた静粛性と耐久性とを有するとともに、エネルギロスの低減が図られた電磁駆動弁を提供することである。

この発明に従った電磁駆動弁は、弁軸を有し、弁軸が延びる方向に沿って往復運動する駆動弁と、当接面を有し、駆動弁と距離を隔てた位置に設けられた支持部材と、弁軸に連結された一方端から支持部材に揺動自在に支持された他方端に向けて延びる揺動部材と、揺動部材に電磁力を作用させる電磁石とを備える。揺動部材は、他方端に位置して形成された基部と、基部から一方端に渡って形成されたアーム部とを有する。電磁石は、アーム部に向い合う表面を有する。揺動部材が電磁石に引き寄せられた場合に、当接面と基部とが当接し、かつ、表面とアーム部との間に、隙間が形成される。

このように構成された電磁駆動弁によれば、他方端に形成された基部のみが支持部材と接触し、基部から一方端にかけて形成されたアーム部は、電磁石に接触しない。このため、揺動部材の揺動時に生じる打音を小さくし、電磁駆動弁を駆動させた場合の静粛性を向上させることができる。また、揺動部材と電磁石とが接触することがないため、電磁石が、揺動部材から受ける繰り返し荷重によって破損するということがない。したがって、電磁駆動弁の耐久性を向上させることができる。

また好ましくは、揺動部材は、アーム部の厚みが基部の厚みよりも小さくなるように形成されている。なお、ここで言う厚みとは、揺動部材が電磁石に引き寄せられた場合に、電磁石が有する表面に直交する方向のそれぞれの部分の寸法を指す。

このように構成された電磁駆動弁によれば、相対的に大きい厚みに形成することで、基部の強度を向上させることができる。これにより、基部が、繰り返し荷重によって破損することを防止し、電磁駆動弁の耐久性をさらに向上させることができる。また、アーム部を相対的に小さい厚みで形成することで、揺動部材の重量を小さくできる。これにより、揺動部材の重量増加によるエネルギロスを抑え、電磁石で消費される電力を低減させることができる。また同時に、揺動部材の他方端側に負荷する曲げモーメントを小さくして、基部が破損することを防止できる。

また好ましくは、基部は、アーム部と比較して、高強度材料から形成されている。このように構成された電磁駆動弁によれば、繰り返し荷重が加わる基部を高強度材料から形成することで、基部が破損することをさらに確実に防止できる。

以上説明したように、この発明に従えば、優れた静粛性と耐久性とを有するとともに、エネルギロスの低減が図られた電磁駆動弁を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する図面では、同一またはそれに相当する部材には同じ参照番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における電磁駆動弁を示す断面図である。本実施の形態における電磁駆動弁は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関の機関バルブ（吸気弁または排気弁）を構成している。本実施の形態では、電磁駆動弁が吸気弁を構成している場合について説明を行なうが、排気弁を構成する場合であっても、電磁駆動弁は、同様の構造を備える。

図１を参照して、電磁駆動弁１０は、回転駆動式の電磁駆動弁である。電磁駆動弁１０は、一方向に延びるステム１２を有する駆動弁１４と、ステム１２から離れた位置でステム１２と並んで設けられたディスク支持台５１と、作用された電磁力および弾性力によって揺動するディスク２０と、ディスク２０を挟んで上下にそれぞれ配置され、電磁力を発生する電磁石３０および３５と、弾性力を有するアッパスプリング２６およびロアスプリング５４とを備える。

ディスク２０の一方端２２は、ステム１２の先端に当接されており、他方端２３は、ディスク支持台５１に揺動自在に連結されている。アッパスプリング２６には、トーションバーが用いられており、ロアスプリング５４には、渦巻きバネが用いられている。駆動弁１４は、ディスク２０の揺動運動を受けて、ステム１２が延びる方向（矢印１０３に示す方向）に往復運動する。

駆動弁１４は、吸気ポート１７が形成されたシリンダヘッド４１に搭載されている。シリンダヘッド４１の吸気ポート１７から図示しない燃焼室に連通する位置には、バルブシート４２が設けられている。駆動弁１４は、さらに、ディスク２０が当接された先端とは反対側のステム１２の先端に形成された傘部１３を有する。駆動弁１４の往復運動に伴って、傘部１３がバルブシート４２に密着したり、バルブシート４２から離脱することによって、吸気ポート１７の開閉が行なわれる。つまり、ステム１２が上昇することによって、駆動弁１４が閉弁位置へと位置決めされ、ステム１２が下降することによって、駆動弁１４が開弁位置へと位置決めされる。

シリンダヘッド４１には、ステム１２を軸方向に摺動可能なように案内するバルブガイド４３が設けられている。バルブガイド４３は、ステム１２との高速摺動に耐えられるように、たとえば、ステンレスなどの金属材料から形成されている。ステム１２の外周面には、バルブガイド４３から離れて位置して、鍔状のロアリテーナ５３が設けられている。シリンダヘッド４１には、頂面側に開口する開口部１８が形成されている。開口部１８には、開口部１８の底面とロアリテーナ５３との間に挟まれてロアスプリング５４が収容されている。ロアスプリング５４は、ロアリテーナ５３が開口部１８の底面から離れる方向、つまり、ステム１２を上昇させる方向の弾性力を駆動弁１４に作用させる。

ディスク支持台５１は、略Ｃ字状の断面形状を有し、その断面形状の上側には、電磁石３０が設けられ、下側には、電磁石３５が設けられている。電磁石３０は、コイル３２と、磁性材料から形成され、表面３１ａを有するコア３１とから構成されている。コア３１は、軸部３１ｐを有し、コイル３２は、軸部３１ｐの周りを旋回するように設けられている。電磁石３５は、電磁石３０と同様に、コイル３７と、表面３６ａを有するコア３６とから構成されている。コア３６は、軸部３６ｐを有し、コイル３７は、軸部３６ｐの周りを旋回するように設けられている。表面３１ａと表面３６ａとは、互いに距離を隔てて向い合っており、表面３１ａと表面３６ａとの間には、ディスク２０が揺動する空間が規定されている。

図２は、図１中のディスクを示す斜視図である。図１および図２を参照して、ディスク２０は、高強度の強磁性材料から形成されている。ディスク２０は、一方端２２から他方端２３に向けて、ステム１２に交差する方向に延びている。ディスク２０は、矩形形状の表面２１ａおよび２１ｂを有し、一方端２２と他方端２３との間に渡って形成されたアーム部２１を備える。表面２１ａおよび２１ｂは、それぞれ、電磁石３０の表面３１ａおよび電磁石３５の表面３６ａに向い合っている。ディスク２０の一方端２２には、アーム部２１の周縁から突出する突出部４が形成されている。突出部４は、曲りながら延びており、その延びる先端でステム１２に当接している。

ディスク２０の他方端２３には、孔２７が開口された中空円筒状の軸受け部２が形成されている。ディスク２０は、他方端２３に位置し、軸受け部２とアーム部２１との間で延びる基部３を有する。基部３は、厚みＴを有し、アーム部２１は、厚みＴよりも小さい厚みｔを有する。このような構成により、ディスク２０は、アーム部２１の表面２１ａおよび２１ｂと基部３との間でそれぞれ段差をもって形成されている。たとえば、厚みＴは、６ｍｍであり、厚みｔは、４ｍｍであり、表面２１ａおよび２１ｂと基部３との間の段差は、それぞれ１ｍｍである。

孔２７には、アッパスプリング２６が圧入されており、ディスク２０は、アッパスプリング２６を介してディスク支持台５１に支持されている。このような構成により、ディスク２０は、他方端２３に位置する支点２５を中心に揺動自在に設けられている。アッパスプリング２６は、ディスク２０が支点２５を中心に反時計周りに回転する方向、つまり、ステム１２を下降させる方向の弾性力をディスク２０に作用させる。電磁石３０および３５による電磁力が加わっていない状態で、ディスク２０は、アッパスプリング２６およびロアスプリング５４によって、開弁側の揺動端と閉弁側の揺動端との中間位置に位置決めされる。

ディスク支持台５１には、基部３を挟んだ上下に位置して、当接面５２ａを有する一対の当接部５２が設けられている。ディスク２０は、基部３が当接面５２ａに当接することによって、開弁側および閉弁側の揺動端にそれぞれ位置決めされる。より詳細には、基部３が下側の当接面５２ａに当接した位置が、開弁側の揺動端であり、基部３が上側の当接面５２ａに当接した位置が、閉弁側の揺動端である。

また、ディスク２０が開弁側の揺動端にあるとき、つまり、ディスク２０が電磁石３５に引き寄せられたとき、アーム部２１の表面２１ｂと電磁石３５の表面３６ａとの間には、隙間が形成される。同様に、ディスク２０が閉弁側の揺動端にあるとき、つまり、ディスク２０が電磁石３０に引き寄せられたとき、アーム部２１の表面２１ａと電磁石３０の表面３１ａとの間には、隙間が形成される。隙間の大きさは、たとえば１ｍｍかそれ以下である。このような構成により、ディスク２０は、アーム部２１が電磁石３０および３５に接触することなく、基部３が当接面５２ａとの当接を繰り返しながら、表面３１ａと表面３６ａとの間に規定された空間を揺動する。

図３は、開弁側の揺動端にあるディスクを示す模式図である。図４は、中間位置にあるディスクを示す模式図である。図５は、閉弁側の揺動端にあるディスクを示す模式図である。続いて、電磁駆動弁１０の動作について説明を行なう。

図３を参照して、駆動弁１４が開弁位置にある場合、コイル３７に、コア３６の軸部３６ｐの周りで矢印１５１に示す方向に流れる電流が供給されている。これにより、コア３６に所定の方向に磁束が流れ、ディスク２０を電磁石３５の表面３６ａに引き寄せる電磁力が発生する。ディスク２０は、ロアスプリング５４の弾性力に抗して、図中に示す開弁側の揺動端に保持されている。このとき、基部３が当接面５２ａに当接し、アーム部２１の表面２１ｂと電磁石３５の表面３６ａとの間には、隙間が形成されている。

図４を参照して、次に、コイル３７への電流供給を停止すると同時に、コイル３２に、コア３１の軸部３１ｐの周りで矢印１５２に示す方向に流れる電流を供給する。これにより、電磁石３５に発生していた電磁力が消滅するとともに、コア３１に所定の方向に磁束が流れ、ディスク２０を電磁石３０の表面３１ａに引き寄せる電磁力が発生する。ディスク２０は、電磁石３０で発生している電磁力とロアスプリング５４の弾性力とによって、中間位置に向けて揺動し始める。

図５を参照して、中間位置を超えると、ディスク２０は、電磁石３０で発生している電磁力により、アッパスプリング２６の弾性力に抗して図中に示す閉弁側の揺動端にまで揺動する。このとき、基部３が当接面５２ａに当接し、アーム部２１の表面２１ａと電磁石３０の表面３１ａとの間には、隙間が形成される。続いて、コイル３２への電流供給を停止すると同時に、コイル３７に、図３を用いて説明した矢印１５１に示す方向に電流を供給する。ディスク２０は、再び開弁側の揺動端に向けて揺動を始める。

以降、コイル３２および３７への電流供給の開始と停止とを、以上に説明したタイミングで繰り返す。これにより、ディスク２０を開弁側および閉弁側の揺動端の間で揺動させ、この揺動運動により駆動弁１４を往復運動させることができる。

この発明の実施の形態１における電磁駆動弁１０は、弁軸としてのステム１２を有し、ステム１２が延びる方向に沿って往復運動する駆動弁１４と、当接面５２ａを有し、駆動弁１４と距離を隔てた位置に設けられた支持部材としてのディスク支持台５１と、ステム１２に連結された一方端２２からディスク支持台５１に揺動自在に支持された他方端２３に向けて延びるディスク２０と、ディスク２０に電磁力を作用させる電磁石３０および３５とを備える。ディスク２０は、他方端２３に位置して形成された基部３と、基部３から一方端２２に渡って形成されたアーム部２１とを有する。電磁石３０および３５は、アーム部２１に向い合う表面３１ａおよび３６ａを有する。ディスク２０が電磁石３０および３５に引き寄せられた場合に、当接面５２ａと基部３とが当接し、かつ、表面３１ａおよび３６ａとアーム部２１との間に、隙間が形成される。

アーム部２１は、磁性材料から形成されており、電磁石３０および３５で発生した電磁力が作用する部分である。電磁石３０および３５は、表面３１ａおよび３６ａが設けられたコア３１および３６をそれぞれ有する。ディスク２０の揺動時、コア３１および３６とディスク２０とは、常に非接触の状態にある。表面３１ａおよび３６ａとアーム部２１との間に形成される隙間は、ほぼ一様の大きさで形成される。

このように構成された、この発明の実施の形態１における電磁駆動弁１０によれば、ディスク２０が開弁側および閉弁側の揺動端にあるとき、基部３が当接面５２ａに当接し、アーム部２１と電磁石３０および３５との間には、隙間が形成される。これにより、ディスク２０が揺動端で衝突する面積を僅少化して、衝突によって生じる打音を低減させることができる。また、電磁石３０および３５を構成するコア３１および３６が、ディスク２０から衝撃力を受けることがないため、コア３１および３６の破損を防止できる。

また、基部３は、ディスク２０の揺動中心となる支点２５の近傍に位置しているため、基部３が当接面５２ａに衝突する際の速度は、支点２５から離れた一方端２２側と比較して小さくなる。このため、基部３と当接面５２ａとの衝突によって生じる打音を効果的に小さくすることができる。また同時に、基部３が当接面５２ａとの衝突により受ける衝撃力も小さくなるため、基部３が折損したり、亀裂が生じりすることを防止できる。この点は、電磁力に引き寄せられるアーマチャが、正味、駆動弁のストローク分だけ移動して電磁石と衝突する並進駆動式の電磁駆動弁と比較して、本実施の形態における回転駆動式の電磁駆動弁１０で得られる特有の効果である。

また、本実施の形態では、基部３が相対的に大きい厚みＴで形成されている。これにより、基部３の強度を向上させ、基部３が破損することを確実に防止できる。また、特に大きい強度が求められないアーム部２１を相対的に小さい厚みｔで形成している。これにより、ディスク２０の総重量を小さくし、コイル３２および３７に導入する電力を低く抑えることができる。

（実施の形態２）
図６は、この発明の実施の形態２における電磁駆動弁で用いられるディスクを示す斜視図である。本実施の形態における電磁駆動弁は、実施の形態１における電磁駆動弁１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。

図６を参照して、本実施の形態では、アーム部２１と基部３とが別部材から形成されており、両者が組み合わされてディスク２０が構成されている。アーム部２１は、強磁性材料から形成されており、基部３は、高強度材料から形成されている。基部３は、非磁性材料から形成されていても良い。アーム部２１を形成する材料としては、低炭素の鉄が挙げられる。基部３を形成する材料としては、高炭素の鉄や鉄合金、たとえば、クロムモリブデン鋼や合金工具鋼のＳＫＤ（ＪＩＳ記号）が挙げられる。

図７は、図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿ったディスクの断面図である。図７を参照して、基部３のアーム部２１に向い合う端面には、溝部５が形成されており、アーム部２１には、基部３に向い合う端面から突出する嵌合部６が形成されている。溝部５に嵌合部６が圧入された状態で、境界部分に溶接が施され、基部３とアーム部２１とが接合される。

このように構成された、この発明の実施の形態２における電磁駆動弁によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、基部３が高強度材料から形成されているため、基部３の破損をより確実に防止することができる。また、ディスク２０の厚みを全体的に小さくしても、基部３の強度を確保することができる。これにより、ディスク２０の総重量を小さくし、コイル３２および３７に導入する電力をさらに低く抑えることができる。

（実施の形態３）
図８は、この発明の実施の形態３における電磁駆動弁を示す断面図である。以下、実施の形態１における電磁駆動弁１０と比較して、重複する構造については説明を繰り返さない。

図８を参照して、電磁駆動弁５０は、回転駆動式の電磁駆動弁であり、その運動機構に、並行リンク機構が適用されている。本実施の形態では、電磁駆動弁５０は、ステム１２の異なる位置にそれぞれ連結され、電磁力および弾性力によって揺動するアッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎと、アッパディスク２０ｍとロアディスク２０ｎとの間に配置され、電磁力を発生する電磁石６０と、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎにそれぞれ設けられ、弾性力をこれらのディスクに作用させるアッパスプリング２６ｍおよびロアスプリング２６ｎとを備える。アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎは、ステム１２の延びる方向に離れた位置において、それぞれ支点２５を中心に揺動自在となるようにディスク支持台５１に支持されている。

ステム１２は、傘部１３から連続する下部ステム１２ｎと、ラッシュアジャスタ１６を介して下部ステム１２ｎに接続された上部ステム１２ｍとから構成されている。ラッシュアジャスタ１６は、閉弁位置にある駆動弁１４の位置決め誤差を吸収し、傘部１３をバルブシート４２に確実に密着させる。下部ステム１２ｎには、その外周面から突出するように連結ピン１２ｑが形成されており、上部ステム１２ｍには、その外周面から突出するように連結ピン１２ｐが、連結ピン１２ｑから離れた位置に形成されている。上部ステム１２ｍには、上部ステム１２ｍを軸方向に摺動可能なように案内するステムガイド４５が設けられている。ステムガイド４５は、バルブガイド４３と同様の材料から形成されている。

アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎは、実施の形態１におけるディスク２０とほぼ同様の構造を備える。但し、一方端２２には、突出部４に替えて、長孔２４が形成されている。アッパディスク２０ｍに形成された長孔２４に連結ピン１２ｐが挿通されることによって、アッパディスク２０ｍの一方端２２が上部ステム１２ｍに揺動自在に連結されている。ロアディスク２０ｎに形成された長孔２４に連結ピン１２ｑが挿通されることによって、ロアディスク２０ｎの一方端２２が下部ステム１２ｎに揺動自在に連結されている。このような構成により、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎを、それぞれ支点２５を中心に揺動させることによって、駆動弁１４を往復運動させることができる。

アッパスプリング２６ｍおよびロアスプリング２６ｎは、トーションバーから形成されている。アッパスプリング２６ｍは、アッパディスク２０ｍが支点２５を中心に反時計周りに回転する方向、つまり、ステム１２を下降させる方向の弾性力をアッパディスク２０ｍに作用させる。ロアスプリング２６ｎは、ロアディスク２０ｎが支点２５を中心に時計周りに回転する方向、つまり、ステム１２を上昇させる方向の弾性力をロアディスク２０ｎに作用させる。電磁石６０による電磁力が加わっていない状態で、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎは、アッパスプリング２６ｍおよびロアスプリング２６ｎによって、開弁側の揺動端と閉弁側の揺動端との中間位置に位置決めされる。

電磁石６０は、コイル６２と、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎの表面２１ａにそれぞれ向い合う表面６１ａおよび６１ｂを有するコア６１とから構成されている。コア６１は、アッパディスク２０ｍまたはロアディスク２０ｎの一方端２２から他方端２３に向かう方向に延びる軸部６１ｐを有する。コイル６２は、軸部６１ｐの周りを旋回するように設けられている。

ディスク支持台５１には、開弁用永久磁石５５と、電磁石６０を挟んで開弁用永久磁石５５の反対側に位置する閉弁用永久磁石５６とが設けられている。開弁用永久磁石５５は、ロアディスク２０ｎの表面２１ｂに向い合う表面５５ａを有する。表面５５ａと電磁石６０の表面６１ｂとの間には、ロアディスク２０ｎが揺動する空間が規定されている。また、閉弁用永久磁石５６は、アッパディスク２０ｍの表面２１ｂに向い合う表面５６ａを有する。表面５６ａと電磁石６０の表面６１ａとの間には、アッパディスク２０ｍが揺動する空間が規定されている。

本実施の形態においても、ディスク支持台５１には、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎの基部３を挟んだ上下に位置して、当接面５２ａを有する一対の当接部５２がそれぞれ設けられている。基部３と当接面５２ａとが当接することによって、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎの揺動端が規制されている。アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎが揺動端にあるとき、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎの表面２１ａと、電磁石６０の表面６１ａおよび６１ｂとの間には、隙間が形成される。また、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎの表面２１ｂと、閉弁用永久磁石５６および開弁用永久磁石５５の表面５６ａおよび５５ａとの間には、隙間が形成される。

図９は、開弁側の揺動端にあるアッパディスクおよびロアディスクを示す模式図である。図１０は、中間位置にあるアッパディスクおよびロアディスクを示す模式図である。図１１は、閉弁側の揺動端にあるアッパディスクおよびロアディスクを示す模式図である。続いて、電磁駆動弁５０の動作について説明を行なう。

図９を参照して、駆動弁１４が開弁位置にある場合、コイル６２には、コア６１の軸部６１ｐの周りで矢印１１１に示す方向に流れる電流が供給されている。このとき、アッパディスク２０ｍが位置する側では、電流が図９を示す紙面の奥から手前方向へと流れている。これにより、コア６１に、所定の方向に磁束が流れ、アッパディスク２０ｍを電磁石６０の表面６１ａに引き寄せる電磁力が発生する。一方、ロアディスク２０ｎは、開弁用永久磁石５５によって、表面５５ａに引き寄せられている。結果、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎは、支点２５周りに配置されたロアスプリング２６ｎの弾性力に抗して、図９中に示す開弁側の揺動端に保持されている。

図１０を参照して、次に、コイル６２への電流供給を停止すると、電磁石６０に発生していた電磁力が消滅する。これにより、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎは、ロアスプリング２６ｎの弾性力によって、表面６１ａおよび５５ａの傍からそれぞれ離脱し、中間位置に向けて揺動し始める。ロアスプリング２６ｎおよびアッパスプリング２６ｍによる弾性力は、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎを中間位置に保持しようとする。このため、中間位置を越えた位置では、アッパスプリング２６ｍによって、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎに揺動方向と逆方向の力が作用する。しかし、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎには、揺動する方向に沿って慣性力が作用しているため、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎは、中間位置を越えた位置まで揺動する。

図１１を参照して、次に、その中間位置を越えた位置において、再び、コイル６２に矢印１１１に示す方向に電流を流す。このとき、ロアディスク２０ｎが位置する側では、電流が図１１を示す紙面の手前から奥方向へと流れる。これにより、コア６１に、所定の方向に磁束が流れ、ロアディスク２０ｎを電磁石６０の表面６１ｂに引き寄せる電磁力が発生する。一方、アッパディスク２０ｍは、閉弁用永久磁石５６によって、表面５６ａに引き寄せられる。

なおこのとき、電磁石６０で発生する電磁力によって、アッパディスク２０ｍも電磁石６０の表面６１ａに引き寄せられる。しかし、電磁力は、互いの間隔が狭いロアディスク２０ｎと電磁石６０との間でより大きく作用するため、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎは、中間位置を越えた位置から図１１中に示す閉弁側の揺動端へと揺動する。

以降、コイル６２への電流供給の開始と停止とを、以上に説明したタイミングで繰り返す。これにより、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎを開弁側および閉弁側の揺動端の間で揺動させ、この揺動運動を介して駆動弁１４を往復運動させることができる。

この発明の実施の形態３における電磁駆動弁５０では、複数の揺動部材としてのアッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎが、電磁石６０を挟んだ両側に設けられている。

このように構成された、この発明の実施の形態３における電磁駆動弁５０によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。本実施の形態では、電磁駆動弁５０が複数枚のディスクを備えるため、アッパディスク２０ｍおよびロアディスク２０ｎと電磁石６０との打音が特に大きな問題となる。そこで、静粛性の向上が望める本発明を特に有効に利用することができる。なお、本実施の形態における電磁駆動弁５０に、実施の形態２で説明したディスク構造を適用しても良く、この場合、実施の形態２に記載の効果を合わせて得ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１における電磁駆動弁を示す断面図である。 図１中のディスクを示す斜視図である。 開弁側の揺動端にあるディスクを示す模式図である。 中間位置にあるディスクを示す模式図である。 閉弁側の揺動端にあるディスクを示す模式図である。 この発明の実施の形態２における電磁駆動弁で用いられるディスクを示す斜視図である。 図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿ったディスクの断面図である。 この発明の実施の形態３における電磁駆動弁を示す断面図である。 開弁側の揺動端にあるアッパディスクおよびロアディスクを示す模式図である。 中間位置にあるアッパディスクおよびロアディスクを示す模式図である。 閉弁側の揺動端にあるアッパディスクおよびロアディスクを示す模式図である。

符号の説明

３ 基部、１０，５０ 電磁駆動弁、１２ ステム、２０ ディスク、２０ｍ アッパディスク、２０ｎ ロアディスク、２１ アーム部、２２ 一方端、２３ 他方端、３０，３５ 電磁石、３１ａ，３６ａ，６１ａ，６１ｂ 表面、５１ ディスク支持台、５２ａ 当接面、６０ 電磁石。

Claims (3)

1. 弁軸を有し、前記弁軸が延びる方向に沿って往復運動する駆動弁と、
   当接面を有し、前記駆動弁と距離を隔てた位置に設けられた支持部材と、
   前記弁軸に連結された一方端から前記支持部材に揺動自在に支持された他方端に向けて延び、前記他方端に位置して形成された基部と、前記基部から前記一方端に渡って形成されたアーム部とを有する揺動部材と、
   前記アーム部に向い合う表面を有し、前記揺動部材に電磁力を作用させる電磁石とを備え、
   前記揺動部材が前記電磁石に引き寄せられた場合に、前記当接面と前記基部とが当接し、かつ、前記表面と前記アーム部との間に、隙間が形成される、電磁駆動弁。
2. 前記揺動部材は、前記アーム部の厚みが前記基部の厚みよりも小さくなるように形成されている、請求項１に記載の電磁駆動弁。
3. 前記基部は、前記アーム部と比較して、高強度材料から形成されている、請求項１または２に記載の電磁駆動弁。

Images