JP3619292B2

JP3619292B2 - 内燃機関の動弁装置

Info

Publication number: JP3619292B2
Application number: JP21732095A
Authority: JP
Inventors: 常雄今野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1995-08-25
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2015-08-25
Also published as: JPH0960514A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関弁に固定されたアーマチュアと、該アーマチュアの一側に対向配置されるとともに通電時に機関弁を閉弁方向に作動せしめる電磁力を前記アーマチュアに及ぼす閉弁側電磁石と、前記アーマチュアの他側に対向配置されるとともに通電時に機関弁を開弁方向に作動せしめる電磁力を前記アーマチュアに及ぼす開弁側電磁石と、前記アーマチュアを閉弁方向に付勢する第１ばねと、前記アーマチュアを開弁方向に付勢するばね力を発揮するとともに前記両電磁石の非通電時には第１ばねと共働してアーマチュアを中立位置に保持する第２ばねとを備える内燃機関の動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる装置は、たとえば米国特許公報３８８２８３３号および国際出願国際公開公報ＷＯ９５／００９５９号等により既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものでは、閉弁側および開弁側電磁石がアーマチュアの両側に対向して固定配置されており、機関弁の確実な閉弁着座状態を得るためには、該機関弁の閉弁時に閉弁側電磁石およびアーマチュア間にクリアランスを設定する必要があり、機関弁すなわちアーマチュアを閉弁位置に保持すべく閉弁側電磁石で発揮する吸引電磁力を比較的大きくするために閉弁側電磁石への通電電流を比較的大きくせざるを得ない。また機関弁着座時の速度制御は閉弁側電磁石への通電電流を調整することにより行なわれるが、閉弁側電磁石およびアーマチュア間のギャップが微小である領域では、電流の変化により電磁力が敏感に変化するものであり、閉弁側電磁石の吸引電磁力を精密に制御することが困難である。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、機関弁閉弁時の保持電流減少を図るとともに着座速度制御を容易とし、しかも着座音の減少を図った内燃機関の動弁装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、機関弁に固定されたアーマチュアと、該アーマチュアの一側に対向配置されるとともに通電時に機関弁を閉弁方向に作動せしめる電磁力を前記アーマチュアに及ぼす閉弁側電磁石と、前記アーマチュアの他側に対向配置されるとともに通電時に機関弁を開弁方向に作動せしめる電磁力を前記アーマチュアに及ぼす開弁側電磁石と、前記アーマチュアを閉弁方向に付勢する第１ばねと、前記アーマチュアを開弁方向に付勢するばね力を発揮するとともに前記両電磁石の非通電時には第１ばねと共働してアーマチュアを中立位置に保持する第２ばねとを備える内燃機関の動弁装置において、第２ばねのばね力でアーマチュアから離反する方向に付勢された閉弁側電磁石が固定のハウジング内に移動可能に収納され、ハウジングには、閉弁側電磁石および開弁側電磁石の非通電時に閉弁側電磁石に当接して該閉弁側電磁石のハウジング内での位置を進退可能とする調整部材が設けられることを特徴とする。
【０００６】
また請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、ハウジング内に移動可能に収納される開弁側電磁石とアーマチュアとの間に第１ばねが縮設され、第１ばねのばね力による開弁側電磁石の移動を規制すべくハウジング内に設けられた固定の規制部と開弁側電磁石との間にシムが挟まれることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明の構成に加えて、ハウジングには、機関弁の閉弁着座状態で調整部材および閉弁側電磁石間に生じる間隙を調整する調整孔が設けられることを特徴とする。
【０００８】
さらに請求項４記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明の構成に加えて、コイル状に形成された複数の第２ばねが同心状に並列配置されることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【００１０】
図１および図２は本発明の一実施例を示すものであり、図１は機関弁が中立位置に在る状態での動弁装置の縦断面図、図２は閉弁着座状態での図１に対応する縦断面図である。
【００１１】
先ず図１において、シリンダヘッド１には、弁口２を中央部に開口させた弁座３が燃焼室４に臨んで設けられ、弁座３に着座可能な吸気弁あるいは排気弁としての機関弁５が本発明に従う動弁装置により開閉駆動される。
【００１２】
この動弁装置は、シリンダヘッド１上に固設される非磁性材料製のハウジング７と、機関弁５のステム５ａに固定されてハウジング７内に移動可能に収納されるアーマチュア８と、該アーマチュア８を吸引して機関弁５を閉弁作動せしめる電磁力を発揮可能としてハウジング７内に配置される閉弁側電磁石９と、前記アーマチュア８を吸引して機関弁５を開弁作動せしめる電磁力を発揮可能としてハウジング７内に配置される開弁側電磁石１０と、機関弁５の閉弁方向に向けてアーマチュア８を付勢する第１ばね１１と、機関弁５の開弁方向に向けてアーマチュア８を付勢する一対の第２ばね１２_１，１２_２とを備える。
【００１３】
ハウジング７は、下端を開放するとともに上端を閉じた円筒状に形成されるものであり、シリンダヘッド１の上面との間に作動室１４を形成するようにしてシリンダヘッド１の上面に結合される。機関弁５のステム５ａは、シリンダヘッド１に固設されるガイド筒１５に摺動可能に嵌合されて、作動室１４内に突入されており、該作動室１４内でステム５ａに円盤状のアーマチュア８が固定される。すなわち、ステム５ａの端部には環状の係合溝５ｂが設けられており、該係合溝５ｂに係合する二つ割りのコッタ１３によりアーマチュア８がステム５ａに固定される。而してコッタ１３は、強磁性材料から成るステム５ａ側にアーマチュア８から磁束が漏洩することを防止するために非磁性材料により形成される。
【００１４】
閉弁側電磁石９は、アーマチュア８の上面側に開放した略Ｕ字状の横断面形状を有するとともにステム５ａと同軸のリング状に形成されたヨーク１６内にコイル１７が収納されて成るものであり、ヨーク１６の上端内縁には円板状の連結板部１６ａが一体に設けられ、ヨーク１６の外周面をハウジング７の内周面に摺接させるようにして閉弁側電磁石９がハウジング７の上部に摺動可能に嵌合される。また開弁側電磁石１０は、アーマチュア８の下面側に開放した略Ｕ字状の横断面形状を有するとともにステム５ａを同軸に囲繞するリング状に形成されたヨーク１８内にコイル１９が収納されて成るものであり、ヨーク１８には、その下端内縁に連なる受け部１８ａが一体に設けられ、ヨーク１８の外周面をハウジング７の内周面に摺接させるようにして開弁側電磁石１０がハウジング７の下部に摺動可能に嵌合される。しかも作動室１４内において、シリンダヘッド１の上面は、開弁側電磁石１０のアーマチュア８から離反する側の移動を規制する規制部１ａとして機能するものであり、この規制部１ａと開弁側電磁石１０との間にシム２４が挟まれる。
【００１５】
第１ばね１１および一対の第２ばね１２_１，１２_２はそれぞれコイル状に形成されるものであり、第１ばね１１は、作動室１４内で開弁側電磁石１０の受け部１８ａとアーマチュア８との間に縮設され、同心状に配置される第２ばね１２_１，１２_２が、ステム５ａの端部に装着されたキャップ２０と閉弁側電磁石９の連結板部１６ａとの間に並列に縮設される。
【００１６】
閉弁側電磁石９における連結板部１６ａの中央部には、耐摩耗性材料から成る当接部材２１が固設されており、ハウジング７における上端閉塞部の中央には、当接部材２１に当接可能な調整部材としてのタペットねじ２２が進退可能に螺合され、該タペットねじ２２のハウジング７からの突出部には、ハウジング７の上端閉塞部に当接してタペットねじ２２の進退位置を保持するナット２３が螺合される。而してタペットねじ２２は、図１で示すように、閉弁側電磁石９および開弁側電磁石１０の非通電時には閉弁側電磁石９の前記当接部材２１に当接して閉弁側電磁石９のハウジング７内での位置を進退可能に調整するものである。また機関弁５の閉弁着座時には、図２で示すように、当接部材２１およびタペットねじ２２間には間隙（タペットクリアランス）２６が生じるものであり、ハウジング７の上部には、機関弁５の閉弁着座状態で当接部材２１およびタペットねじ２２間に図示しないシムを挿入して前記間隙２６を調整するための調整孔２５が設けられる。
【００１７】
次にこの実施例の作用について説明すると、アーマチュア８が中立位置に在る状態で閉弁側電磁石９への通電を開始すると、アーマチュア８は閉弁側電磁石９で吸引されることにより第２ばね１２_１，１２_２を圧縮しながら閉弁方向に作動するが、その吸引反力により、閉弁側電磁石９は、第２ばね１２_１，１２_２のばね力に抗してアーマチュア８側に移動し、アーマチュア８に閉弁側電磁石９が当接する。而して閉弁側電磁石９およびアーマチュア８の接触後は、第１ばね１１の比較的弱いばね力で機関弁５が閉弁方向に移動して弁座３に着座することになる。したがって、機関弁５の閉弁着座直前の閉弁方向の荷重は、第１ばね１１のばね力設定により定められることになり、機械的な荷重制御により閉弁着座直前の作動速度を制御することができるので、閉弁側電磁石９の通電電流制御に比べて容易かつ信頼性の高い着座速度制御が可能となる。しかも閉弁側電磁石９がアーマチュア８にクリアランス無く接触するので、機関弁５を閉弁状態に保持するための閉弁側電磁石９の通電電流を比較的低く設定することが可能となる。
【００１８】
またアーマチュア８が中立位置に在る状態で開弁側電磁石１０への通電を開始すると、アーマチュア８は開弁側電磁石１０で吸引されることにより第１ばね１１を圧縮しながら開弁方向に作動するが、その吸引反力により、開弁側電磁石１０は、第１ばね１１のばね力に抗してアーマチュア８側に移動し、アーマチュア８に開弁側電磁石１０が当接する。而して閉弁側電磁石１０およびアーマチュア８の接触後は、第２ばね１２_１，１２_２の比較的弱いばね力で機関弁５が全開位置まで開弁方向に移動することになる。
【００１９】
このように、機関弁５の全閉直前および全開直前の作動がばねの自由振動によるものであるときには、両電磁石９，１０の非通電時のアーマチュア８の中立位置に応じて機関弁５の作動速度が変化し、また両電磁石９，１０にアーマチュア８を保持するための電流量が変化する。しかるに、タペットねじ２２により両電磁石９，１０が非通電状態に在るときの閉弁側電磁石９のハウジング７内での位置を調整可能であり、それにより第１および第２ばね１１，１２_１，１２_２のばね力を調整し、アーマチュア８の中立位置を調整することができる。したがってタペットねじ２２により、閉弁着座直前の機関弁５の移動速度、閉弁側電磁石９およびアーマチュア８の相対移動速度、ならびに開弁側電磁石１０およびアーマチュア８の相対移動速度が極力小さくなるように調整して着座音ならびに両電磁石９，１０およびアーマチュア８の接触音低減を図るとともに、閉弁および開弁状態を保持するための電流量が極力少なくなるように制御することが可能となる。しかもタペットねじ２２は、各ばね１１，１２_１，１２_２の荷重公差を補償してアーマチュア８の中立位置にばらつきが生じることを防止する上でも効果的に利用され得るものである。
【００２０】
また規制部１ａと開弁側電磁石１０との間に挟まれるシム２４は、動弁装置の各構成部品の寸法誤差を吸収して機関弁５の実リフト量を略一定に保つ働きをする。すなわち動弁装置の組付時に、開弁側電磁石１０および規制部１ａ間にシム２４を介在させ、ステム５ａに結合されたアーマチュア８とシリンダヘッド１との間に第１ばね１１を介在させると、機関弁５は弁座３に着座した閉弁状態となる。そこで、機関弁５を上方から押してその全開状態までのストロークすなわち弁リフト量を計り、基準リフト量との差に応じてシム２４を交換すればよい。この際、シム２４をその周方向に複数に分割可能なものとすれば、ステム５ａからアーマチュア８を取外すことなくシム２４を交換することができる。
【００２１】
さらにシム２４の取付け終了後には、機関弁５を上方から押圧して中立位置に対応する位置まで移動せしめ、そのときの第１ばね１１のばね荷重に対応した荷重特性を有する第２ばね１２_１，１２_２を選択し、さらに閉弁側電磁石９およびハウジング７を順次組み付けていく。而して閉弁側電磁石９の通電により機関弁５を閉弁着座せしめた状態で、タペットねじ２２および当接部材２１間の間隙２６を設定値に応じて調整すればよく、その際、ハウジング７に調整孔２５が設けられているので調整が容易である。
【００２２】
このような動弁装置において、閉弁側電磁石９と、キャップ２０すなわちアーマチュア８との間には、一対の第２ばね１２_１，１２_２が並列で設けられるので、ハウジング７すなわち動弁装置の全高を比較的低くしてコンパクトな構成が可能となる。
【００２３】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、第２ばねのばね力でアーマチュアから離反する方向に付勢された閉弁側電磁石が固定のハウジング内に移動可能に収納され、ハウジングには、閉弁側電磁石および開弁側電磁石の非通電時に閉弁側電磁石に当接して該閉弁側電磁石のハウジング内での位置を進退可能とする調整部材が設けられるので、機関弁の閉弁着座前に閉弁側電磁石をアーマチュアに当接させ、その後、着座するまではばね力により機関弁を機械的に閉弁作動せしめることにより、容易かつ信頼性の高い着座速度制御が可能となり、しかも閉弁側電磁石をアーマチュアにクリアランス無く接触せしめることにより機関弁を閉弁状態に保持するための閉弁側電磁石の通電電流を比較的低く設定することができ、さらに調整部材によるばね力の調整により着座音の減少を図ることができる。
【００２５】
また請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、ハウジング内に移動可能に収納される開弁側電磁石とアーマチュアとの間に第１ばねが縮設され、第１ばねのばね力による開弁側電磁石の移動を規制すべくハウジング内に設けられた固定の規制部と開弁側電磁石との間にシムが挟まれるので、機関弁の全開直前に開弁側電磁石にアーマチュアを緩やかに当接させて接触音を減少させるとともに機関弁の実リフト量を略一定に調整可能となる。
【００２６】
請求項３記載の発明によれば、上記請求項１または２記載の発明の構成に加えて、ハウジングには、機関弁の閉弁着座状態で調整部材および閉弁側電磁石間に生じる間隙を調整する調整孔が設けられるので、動弁装置組付時に間隙の調整が容易となる。
【００２７】
さらに請求項４記載の発明によれば、上記請求項１または２記載の発明の構成に加えて、コイル状に形成された複数の第２ばねが同心状に並列配置されるので、ハウジングすなわち動弁装置の全高を比較的低くしてコンパクトな構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】機関弁が中立位置に在る状態での動弁装置の縦断面図である。
【図２】閉弁着座状態での図１に対応する縦断面図である。
【符号の説明】
１ａ・・・規制部
５・・・機関弁
７・・・ハウジング
８・・・アーマチュア
９・・・閉弁側電磁石
１０・・・開弁側電磁石
１１・・・第１ばね
１２_１，１２_２・・・第２ばね
２２・・・調整部材としてのタペットねじ
２４・・・シム
２５・・・調整孔
２６・・・間隙

Claims

機関弁（５）に固定されたアーマチュア（８）と、該アーマチュア（８）の一側に対向配置されるとともに通電時に機関弁（５）を閉弁方向に作動せしめる電磁力を前記アーマチュア（８）に及ぼす閉弁側電磁石（９）と、前記アーマチュア（８）の他側に対向配置されるとともに通電時に機関弁（５）を開弁方向に作動せしめる電磁力を前記アーマチュア（８）に及ぼす開弁側電磁石（１０）と、前記アーマチュア（８）を閉弁方向に付勢する第１ばね（１１）と、前記アーマチュア（８）を開弁方向に付勢するばね力を発揮するとともに前記両電磁石（９，１０）の非通電時には第１ばね（１１）と共働してアーマチュア（８）を中立位置に保持する第２ばね（１２_１，１２_２）とを備える内燃機関の動弁装置において、第２ばね（１２_１，１２_２）のばね力でアーマチュア（８）から離反する方向に付勢された閉弁側電磁石（９）が固定のハウジング（７）内に移動可能に収納され、ハウジング（７）には、閉弁側電磁石（９）および開弁側電磁石（１０）の非通電時に閉弁側電磁石（９）に当接して該閉弁側電磁石（９）のハウジング（７）内での位置を進退可能とする調整部材（２２）が設けられることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
ハウジング（７）内に移動可能に収納される開弁側電磁石（１０）とアーマチュア（８）との間に第１ばね（１１）が縮設され、第１ばね（１１）のばね力による開弁側電磁石（１０）の移動を規制すべくハウジング（７）内に設けられた固定の規制部（１ａ）と開弁側電磁石（１０）との間にシム（２４）が挟まれることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁装置。
ハウジング（７）には、機関弁（５）の閉弁着座状態で調整部材（２２）および閉弁側電磁石（９）間に生じる間隙（２６）を調整する調整孔（２５）が設けられることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の動弁装置。
コイル状に形成された複数の第２ばね（１２_１，１２_２）が、同心状に並列配置されることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の動弁装置。