JPH11336518A - 電磁駆動バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電磁駆動バルブに関し、アーマチ
ャを電磁石に確実に吸引させつつ消費電力の低減を図る
ことを目的とする。 【解決手段】 第２コア１００はアーマチャ４６を開弁
側に吸引する電磁石を構成する。第２コア１００には、
アーマチャ４６側へ突起する磁石保持部１００ｃが形成
され、その内周面にアシスト磁石が固定される。また、
第２コイル５４を保持する環状溝１００ｂの底部には第
２アシスト磁石１０２が配設され、更に、環状溝１００
ｂの底面から第２コア１００の底面に至る筒状のスリッ
ト１０４が形成される。アーマチャ４６がアシスト磁石
５６に接近すると、アシスト磁石５６の発する磁束がア
ーマチャ４６に流れ、更に第２コア１００に接近する
と、第２アシスト磁石１０２の発する磁束がアーマチャ
４６に流れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁駆動バルブに
関し、特に、消費電力を低減するうえで好適な電磁駆動
バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開平７−３３５４３
７号に開示される如く、弁体を電気的に駆動する電磁駆
動バルブが知られている。この電磁駆動バルブは、弁体
に固定されたアーマチャと、アーマチャの変位方向両側
に配置された電磁石と、アーマチャを両電磁石間の中間
位置へ向けて付勢する一対のバネとを備えている。電磁
駆動バルブは、バネの発するバネ力と電磁石の発する電
磁力とを協働させることにより弁体を開閉動作させる。

【０００３】上記従来の電磁駆動バルブは、アーマチャ
を電磁石に確実に吸引及び保持するため、電磁駆動バル
ブの作動状態に応じて、電磁石に供給する励磁電流を変
化させる。すなわち、一定の励磁電流に対して発生され
る電磁力の大きさがアーマチャを吸引及び保持するうえ
で不足するような状況下では、励磁電流を増加させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
の電磁駆動バルブによれば、アーマチャの吸引及び保持
を確実に行うためには、電磁石に十分な励磁電流を供給
する必要がある。その結果、電磁駆動バルブの消費電力
が増大してしまう。本発明は、上述の点に鑑みてなされ
たものであり、アーマチャを電磁石に確実に吸引させつ
つ、消費電力の低減を図ることが可能な電磁駆動バルブ
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】上記の目的は、請求項１
に記載する如く、弁体と、該弁体に連結されたアーマチ
ャとを備え、磁気力及び弾性力を協働させて前記弁体を
駆動する電磁駆動バルブにおいて、コアに設けられた電
磁コイルを含み、前記電磁コイルに励磁電流が供給され
た場合に前記コアと前記アーマチャとの間に磁気吸引力
を作用させることにより前記弁体に駆動力を付与する主
磁気回路と、前記弁体に前記弁体と同方向のアシスト力
を作用させる副磁気回路とを備える電磁駆動バルブによ
り達成される。

【０００６】また、上記の目的は、請求項１記載の電磁
駆動バルブにおいて、前記主磁気回路を前記アーマチャ
の両側に設けると共に、前記副磁気回路を前記主磁気回
路の少なくとも一方に対応して設けた電磁駆動バルブに
よっても達成される。請求項１及び２記載の発明におい
て、副磁気回路は弁体に駆動力と同方向のアシスト力を
作用させる。従って、このアシスト力の分だけ、主磁気
回路が発生すべき磁気吸引力が低減される。

【０００７】また、上記の目的は、請求項３に記載する
如く、請求項１又は２記載の電磁駆動バルブにおいて、
前記副磁気回路が永久磁石を含む電磁駆動バルブにより
効果的に達成される。請求項3 記載の発明において、副
磁気回路は永久磁石によりアシスト力を発生する。従っ
て、アシスト力を発生するための電力が不要とされるこ
とで、電磁駆動バルブの消費電力が効果的に低減され
る。

【０００８】この場合、請求項７に記載する如く、請求
項３記載の電磁駆動バルブにおいて、前記永久磁石を前
記アーマチャと前記コアとの当接位置の近傍に設けても
よい。請求項７記載の発明において、永久磁石がアーマ
チャとコアとの当接位置の近傍に設けられるため、アー
マチャがコアの近傍に達すると、永久磁石が発する磁束
がコアとアーマチャとの間を流通することでアシスト力
が発生する。

【０００９】また、請求項８に記載する如く、請求項３
記載の電磁駆動バルブにおいて、前記永久磁石を、前記
コアの内部に、前記電磁コイルに隣接して設けると共
に、前記コアの内部に、前記電磁石に隣接する非磁性部
を設けることとしてもよい。請求項８記載の発明におい
て、永久磁石はコア内部に電磁コイルに隣接して設けら
れると共に、コア内部に永久磁石に隣接する非磁性部が
設けられる。従って、アーマチャがコアから十分に離間
した状態では、永久磁石が発する磁束は、主としてコア
内部の非磁性部を経由して流通する。一方、アーマチャ
がコアに接近し、両者間の間隔が小さくなると、永久磁
石の発する磁束が非磁性部を経由するよりも、アーマチ
ャを経由する方が流通し易い状態が形成される。この状
態では、永久磁石が発する磁束が主としてコアとアーマ
チャとの間を流通することで、アシスト力が発生する。
このアシスト力は、アーマチャとコアとの間隔が小さく
なるにつれて増大し、アーマチャがコアに当接した状態
で最大となる。従って、アーマチャとコアとが当接した
状態を保持するために主磁気回路が発生すべき磁気吸引
力が効果的に低減される。

【００１０】また、請求項４に記載する如く、請求項１
又は２記載の電磁駆動バルブにおいて、前記副磁気回路
が前記アーマチャと前記コアとの間に磁気吸引力を作用
させることとしてもよい。あるいは、請求項５に記載す
る如く、請求項１記載の電磁駆動バルブにおいて、前記
アーマチャと前記コアを隔てて対向するように前記アー
マチャに連結されたリテーナを備えると共に、前記副磁
気回路が前記コアと前記リテーナとの間に磁気吸引力を
作用させることとしてもよい。

【００１１】この場合、請求項６に記載する如く、請求
項４記載の電磁駆動バルブにおいて、前記リテーナを磁
性材料より構成すると共に、前記副磁気回路は、前記コ
アに設けられた永久磁石を含むこととしてもよい。請求
項５又は６記載の発明において、リテーナは、アーマチ
ャとコアを隔てて対向するようにアーマチャに連結され
るので、リテーナがコアに向けて変位するとアーマチャ
は他方のコアに向けて変位する。従って、コアとリテー
ナとの間の磁気吸引力が、弁体が上記他方のコアに向け
て変位する際のアシスト力として作用する。

【００１２】また、請求項９に記載する如く、請求項１
又は２記載の電磁駆動バルブにおいて、第２の電磁コイ
ルを備えると共に、前記副磁気回路は、前記第２の電磁
コイルに励磁電流を供給することにより形成されてもよ
い。また、請求項１０に記載する如く、請求項２記載の
電磁駆動バルブにおいて、前記アーマチャと前記コアを
隔てて対向するように前記アーマチャに連結され、磁性
材料よりなるリテーナと、前記コアに設けられた第２の
電磁コイルとを備えると共に、前記副磁気回路は、前記
第２の電磁コイルに励磁電流を供給することにより、前
記リテーナと前記コアとの間に磁気吸引力を作用させて
もよい。

【００１３】請求項９又は１０記載の発明において、副
磁気回路は、第２の電磁コイルに励磁電流を供給するこ
とにより磁気吸引力を発生する。すなわち、励磁電流は
主磁気回路の電磁コイルと、副磁気回路の第２の電磁コ
イルとに分散して供給される。このため、主磁気回路の
電磁コイルに供給される励磁電流が低減されることで、
電磁コイルが飽和領域（すなわち、励磁電流が大きくな
り、励磁電流の変化に対する電磁吸引力の増加勾配が減
少する領域）で動作することが防止される。すなわち、
主磁気回路の電磁コイルに供給される励磁電流が高いエ
ネルギー効率で利用されることで、バルブ全体としての
消費電力が低減される。また、励磁電流が２つの電磁コ
イルに分散して供給されることで、発熱部分も分散し、
これにより、バルブの温度上昇が抑制される。

【００１４】この場合、請求項１１に記載する如く、請
求項９又は１０記載の電磁駆動バルブにおいて、前記ア
ーマチャの変位に応じて、前記第２電磁コイルへの通電
を制御する電流制御手段を設けてもよい。また、請求項
１２に記載する如く、請求項１１記載の電磁駆動バルブ
において、前記電流制御手段は、前記アーマチャが前記
コアに吸引又は保持される場合に前記第２の電磁コイル
に励磁電流を供給することとしてもよい。

【００１５】請求項１２記載の発明において、電流制御
手段は、アーマチャがコアに吸引又は保持される場合に
第２の電磁コイルに励磁電流を供給する。第２の電磁コ
イルに励磁電流が供給されると、アーマチャにアシスト
力が作用する。従って、本発明によれば、アーマチャが
コアに吸引又は保持される場合にアーマチャにアシスト
力が作用する。

【００１６】また、請求項１３に記載する如く、請求項
１２記載の電磁駆動バルブにおいて、前記電流制御手段
は、前記アーマチャを前記コアから離脱させる際に、前
記第２の電磁コイルに、それまでとは逆方向の励磁電流
を供給することとしてもよい。本発明において、第２の
電磁コイルにそれまでとは逆方向の励磁電流が供給され
ると、アーマチャに作用していたアシスト力は速やかに
消滅する。従って、本発明によれば、アーマチャをコア
から高い応答性で離脱させることができる。

【００１７】また、請求項１４に記載する如く、請求項
５又は１０記載の電磁駆動バルブにおいて、前記リテー
ナは永久磁石を備えてもよい。本発明において、リテー
ナが永久磁石を備えることで、リテーナとコアとの間に
磁気吸引力が作用する。かかる磁気吸引力がアーマチャ
にアシスト力として作用する。従って、消費電力を増加
させることなく、アシスト力を増大させることができ
る。

【００１８】また、請求項１５に記載する如く、請求項
１０記載の電磁駆動バルブにおいて、前記リテーナは永
久磁石を備え、かつ、前記アーマチャを前記コアに吸引
又は保持する場合に前記第２の電磁コイルに所定方向の
励磁電流を供給すると共に、前記アーマチャを前記コア
から離脱させる場合に、前記第２の電磁コイルに前記所
定方向とは逆方向の励磁電流を供給することを特徴とす
る電流制御手段を設けることとしてもよい。

【００１９】請求項１５記載の発明において、第２の電
磁コイルに所定方向、すなわち、第２の電磁コイルが、
リテーナの永久磁石が発する磁束と同じ向きの磁束を発
する方向の電流が供給されると、永久磁石とリテーナと
の間に大きな磁気吸引力が発生する。従って、アーマチ
ャをコアに吸引又は保持する場合に第２の電磁コイル
に、上記所定方向の励磁電流が供給されることにより、
大きなアシスト力が発生する。一方、第２の電磁コイル
に上記所定方向とは逆方向の励磁電流が供給されると、
永久磁石とリテーナとの間に磁気反発力が発生する。従
って、アーマチャをコアから離脱させる場合に、第２の
電磁コイルに上記所定方向とは逆方向の電流が供給され
ることにより、アーマチャをコアから他方のコアへ向け
て変位させるのに要する電力が低減されると共に、アー
マチャはコアから高い応答性で離脱する。

【００２０】また、請求項１６に記載する如く、請求項
１乃至１５のうち何れか１項記載の電磁駆動バルブにお
いて、前記電磁駆動バルブは内燃機関の排気バルブを構
成し、前記副磁気回路を、前記アーマチャを開弁側に吸
引する主磁気回路に対応して設けてもよい。

【００２１】本発明において、電磁駆動バルブは内燃機
関の排気バルブを構成する。内燃機関の排気バルブが開
弁する場合には、弁体に高圧の筒内残圧が作用するため
に、弁体の変位量が減衰する。これに対して、本発明に
よれば、副磁気回路はアーマチャを開弁側に吸引する電
磁石に対応して設けられる。このため、排気バルブの開
弁時にアシスト力が発生することで、消費電力を増大さ
せることなく、弁体を全開位置まで確実に変位させるこ
とができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例である電
磁駆動バルブの構成図である。図１において、本実施例
の電磁駆動バルブは、内燃機関の排気バルブに適用され
ている。図１に示す如く、電磁駆動バルブは弁体１２を
備えている。弁体１２は内燃機関の排気バルブを構成し
ている。弁体１２は、内燃機関の燃焼室１４内に露出す
るようにロアヘッド１６に配設されている。ロアヘッド
１６には排気ポート１８が形成されている。排気ポート
１８には弁体１２に対する弁座２０が形成されている。
排気ポート１８は、弁体１２が弁座２０から離座するこ
とにより導通状態となり、また、弁体１２が弁座２０に
着座することにより遮断状態となる。ロアヘッド１６の
上部にはアッパヘッド２２が連結されている。

【００２３】弁体１２には弁軸２４が固定されている。
弁軸２４は、バルブガイド２６により軸方向に摺動可能
に保持されている。バルブガイド２６はロアヘッド１６
に保持されている。ロアヘッド１６の、バルブガイド２
６の上部を囲む部位には円筒部２８が形成されている。
また、弁軸２４の上端部にはロアリテーナ３０が固定さ
れている。ロアリテーナ３０と円筒部２８の底面との間
には、両者を離間させる向きの付勢力を発生するロアス
プリング３２が配設されている。ロアスプリング３２は
ロアリテーナ３０を介して弁軸２４及び弁体１２を上向
き、すなわち、弁体１２の閉弁方向に付勢している。

【００２４】弁軸２４の上端面には、アーマチャシャフ
ト３６の下端面が当接している。アーマチャシャフト３
６はロッド状に形成された非磁性部材である。また、ア
ーマチャシャフト３６の上端部には、アッパリテーナ３
８が固定されている。アッパリテーナ３８の上部には、
アッパスプリング４０の下端部が当接している。アッパ
スプリング４０の周囲には、円筒状のアッパキャップ４
２が配設されている。アッパキャップ４２の上部にはア
ジャスタボルト４４が螺着されている。アッパスプリン
グ４０の上端部はスプリング座部４３を介してアジャス
タボルト４４に当接している。アッパスプリング４０は
アッパリテーナ３８を介してアーマチャシャフト３６を
下向きに付勢している。従って、アッパスプリング４０
は弁軸２４及び弁体１２を下向き、すなわち、弁体１２
の開弁方向に付勢している。

【００２５】アーマチャシャフト３６の軸方向中間部の
外周には、径方向外向きに突起するアーマチャ保持部３
６ａが形成されている。アーマチャ保持部３６ａの周囲
には、アーマチャ４６が接合されている。アーマチャ４
６は磁性材料から構成された環状の部材である。アーマ
チャ４６の上方には第１コア４８が配設されている。ま
た、アーマチャ４６の下方には第２コア５０が配設され
ている。アーマチャシャフト３６は、第１コア４８及び
第２コア５０を貫通している。

【００２６】第１コア４８及び第２コア５０は、それぞ
れ、上端部及び下端部にフランジ部４８ａ及び５０ａを
有する円筒状の磁性部材である。第１コア４８及び第２
コア５０は、それらのフランジ部４８ａ及び５０ａがア
ッパヘッド２２を上下から挟むように、アッパヘッド２
２に形成された円筒部２２ａに嵌着されている。第１コ
ア４８及び第２コア５０のアーマチャ４６と対向する側
の面（以下、アーマチャ対向面と称す）には、それぞ
れ、環状溝４８ｂ及び５０ｂが設けられている。環状溝
４８ｂ及び５０ｂには、それぞれ、第１コイル５２及び
第２コイル５４が収容されている。また、第２コア５０
のアーマチャ対向面には、環状のアシスト磁石５６が配
設されている。アシスト磁石５６は、アーマチャ４６が
第２コア５０に吸引された状態で、アーマチャ４６と干
渉することがないように、上記プランジャ対向面の周縁
部に配置されている。

【００２７】上記したアッパキャップ４２はその下端部
にフランジ部４２ａを備えている。フランジ部４２ａ
は、第１コア４８のフランジ部４８ａを上方から覆うよ
うに配置されている。また、アッパヘッド２２の下面に
はロアキャップ５８が配設されている。ロアキャップ５
８は、第２コア５０のフランジ部５０ａを下方から覆う
ように配置されている。そして、固定ボルト６０が、ア
ッパキャップ４２のフランジ部４２ａ、第１コア４８の
フランジ部４８ａ、アッパヘッド２２、第２コア５０の
フランジ部５０ａ、及びロアキャップ５８を貫通して締
着されることにより、アッパキャップ４２がアッパヘッ
ド２２に固定されていると共に、第１コア部４８と第２
コア部５０とが所定の間隔を隔てるようにアッパヘッド
２２の内部に固定されている。なお、上記したアジャス
タボルト４４は、アーマチャ４６の中立位置が第１コア
４８と第２コア５０との中間点となるように調整されて
いる。

【００２８】次に、電磁駆動バルブの動作について説明
する。第１コイル５２に励磁電流が供給されると、第１
コイル５４が発生する磁束によってアーマチャ４６には
第１コア４８へ向かう方向の電磁吸引力が作用する。こ
のため、アーマチャ４６はアッパスプリング４０の付勢
力に抗して第１コア４８へ向けて変位する。アーマチャ
４６が第１コア４８に当接するまで変位した状態では、
弁体１２が弁座２０に着座することで、電磁駆動バルブ
は閉弁状態となる。以下、アーマチャ４６が第１コア４
８に当接する位置を、アーマチャ４６、アーマチャシャ
フト３６、又は弁体１２の閉弁側変位端と称する。

【００２９】このように電磁駆動バルブが閉弁された状
態で、第１コイル５２への励磁電流の供給が停止される
と、アーマチャ４６を閉弁側変位端に保持するのに必要
な電磁吸引力は消滅する。このため、第１コイル５２へ
の励磁電流の供給が停止されると、アーマチャシャフト
３６はアッパスプリング４０に付勢されることによって
速やかに下方へ向けて変位を開始する。

【００３０】アーマチャシャフト３６が閉弁側変位端か
ら下方へ向けて変位すると、弁体１２が弁座２０から離
座することで電磁駆動バルブは開弁状態となる。アーマ
チャシャフト３６の下方への変位量が所定値に達した時
点で、第２コイル５４に励磁電流が供給されると、アー
マチャ４６を第２コア５０に向けて付勢する電磁吸引が
発生する。

【００３１】アーマチャ４６に対して上記電磁吸引力が
作用すると、アーマチャシャフト３６はロアスプリング
３２の発する付勢力に抗して第２コア５０に向けて、第
２コア５０に当接するまで変位する。以下、アーマチャ
４６が第２コア５０に当接した位置を、アーマチャ４
６、アーマチャシャフト３６、又は弁体１２の開弁側変
位端と称す。かかる状態で、第２コイル５４への励磁電
流の供給が停止されると、アーマチャ４６を開弁側変位
端に保持するのに必要な電磁吸引力が消滅する。このた
め、アーマチャシャフト３６はロアスプリング３２の付
勢力によって速やかに上方へ変位を開始する。

【００３２】アーマチャシャフト３６の上方への変位量
が所定値に達した時点で第１コイル５２に励磁電流が供
給されると、第１コイル５２が発する電磁吸引力により
アーマチャ４６は第１コア４８へ向けて付勢される。こ
のため、弁軸１２及びアーマチャシャフト３６は閉弁側
変位端まで変位し、弁体１２が弁座２０に着座すること
で、電磁駆動バルブは再び閉弁状態となる。

【００３３】このように、本実施例によれば、第１コイ
ル５２と第２コイル５４とに、交互に適当なタイミング
で励磁電流を供給し、弁体１２を閉弁側変位端と開弁側
変位端との間で繰り返し往復運動させることで、電磁駆
動バルブを開閉させることができる。ところで、排気バ
ルブは内燃機関の燃焼行程の終了時に開弁される。この
ため、排気バルブが開弁される時点では燃焼室１４に高
圧の燃焼残圧、すなわち、筒内残圧が生じている。かか
る筒内残圧が弁体１２に作用することで、弁体１２の開
弁側への変位量は減衰する。従って、弁体１２を開弁側
変位端まで変位させるためには、高圧の筒内残圧が生じ
ていない場合に比して、アーマチャ４６に十分に大きな
吸引力を作用させることが必要となる。この場合、弁体
１２を開弁側変位端まで確実に変位させるため、開弁側
への駆動時に、第２電磁コイル５４に供給する励磁電流
を増加させることが考えられる。しかしながら、かかる
手段を用いたのでは、電磁駆動バルブの消費電力の増大
を招いてしまう。

【００３４】これに対して、本実施例の電磁駆動バルブ
は、上記のアシスト磁石５６を設けることで、消費電力
の増大を招くことなく、弁体１２、すなわち、アーマチ
ャ４６を開弁側変位端まで確実に変位させることを可能
とした点に特徴を有している。以下、図２を参照して、
本実施例の特徴部について説明する。図２は、第２コア
５０、第２コイル５４、アシスト磁石５６、アーマチャ
シャフト３６、アーマチャ４６を模式的に示す拡大図で
ある。なお、図２において、アーマチャシャフト３６の
中心軸から左半分のみを示している。

【００３５】図２に示す如く、第２コア５０のアーマチ
ャ対向面の周縁部には、アーマチャ４６側へ突起する環
状の磁石保持部５０ｃが形成されている。アシスト磁石
５６は、磁石保持部５０ｃの内周面に、第２コア５０の
アーマチャ対向面から所定距離ｄだけ隔てるように固定
されている。アシスト磁石５６は、径方向に、例えば内
周側がＮ極、外周側がＳ極となるように分極されてい
る。このアシスト磁石５６の分極の向きは、アシスト磁
石５６が発する磁束の向きと第２コイル５４が発する磁
束の向きとが一致するように設定されている。

【００３６】図２に破線で示す如くアーマチャ４６が第
２コア５０から十分に離間した状態で、第２コイル５４
に励磁電流が供給されると、第２コイル５４が発生する
磁束が第２コア５０とアーマチャ４６との間を流通する
ことで、上記の如く、アーマチャ４６は第２コア５０に
向けて吸引される。図２に実線で示す如くアーマチャ４
６がアシスト磁石５６の近傍まで吸引されると、アシス
ト磁石５６が発生する磁束が、図２に実線矢印で示す如
く、アシスト磁石５６からアーマチャ４６、第２コア５
０の第２コイル５４より内周側の部位、及び磁石保持部
５０ｃを経てアシスト磁石５６へ戻る経路を流通すると
共に、アシスト磁石５６からアーマチャ４６、第２コア
５０の第２コイル５４より外周側、下側、内周側、及び
磁石保持部５０ｃを経てアシスト磁石５６へ戻る経路を
流通するようになる。かかる磁束の流通により、アーマ
チャ４６と第２コア５０との間に磁気吸引力が作用す
る。以下、アシスト磁石５６が発する磁束によりアーマ
チャ４６に作用する磁気吸引力をアシスト力と称す。一
方、第２コイル５４が発する磁束は、図２に破線矢印で
示す如く、第２コア５０とアーマチャ４６との間を、両
者間の隙間を経由して流通すると共に、第２コア５０の
磁石保持部５０ｃ及びアシスト磁石５６を経由して流通
する。従って、アーマチャ４６がアシスト磁石５６の近
傍に達すると、アーマチャ４６には、アシスト力と、電
磁コイル５４による磁気吸引力とが相乗して作用するこ
とになる。すなわち、アーマチャ４６がアシスト磁石５
６の近傍まで吸引されると、アーマチャ４６に作用する
吸引力はアシスト力分だけ増大される。

【００３７】本実施例では、筒内残圧の影響で開弁側へ
の変位が減衰された状態のアーマチャ４６が到達し得る
位置（以下、アーマチャ４６の減衰変位端と称す）の近
傍かつ手前からアーマチャ４６にアシスト力が作用し始
めるように、アシスト磁石５６の位置（すなわち、アシ
スト磁石５６と第２コア５０との距離ｄ）を設定するこ
ととしている。このように距離ｄを設定することによ
り、アーマチャ４６が減衰変位端に到達すると、その後
は、アシスト磁石５６により生成されるアシスト力によ
ってアーマチャ４６を開弁側変位端まで吸引することが
できる。このため、第２コイル５４に供給する励磁電流
を増加させることなくアーマチャ４６を確実に開弁側変
位端まで変位させることができる。すなわち、本実施例
によれば、アーマチャ４６を開弁側変位端まで変位させ
るのに必要な励磁電流を抑制することができ、これによ
り、電磁駆動バルブの消費電力の低減を図ることができ
る。

【００３８】また、本実施例においては、アシスト磁石
５６を第２コア５０の外周縁部に設けることで、アシス
ト磁石５６の表面積を大きく確保する構成としている。
このため、本実施例によれば、アシスト磁石５６からア
ーマチャ４６に流れる磁束の量が増大することで、大き
なアシスト力を得ることが可能とされている。なお、ア
ーマチャ４６が第２コア５０に当接した状態で、アーマ
チャ４６とアシスト磁石５６とが軸方向に離間している
と（すなわち、アーマチャ４６の状端面がアシスト磁石
５６の下端面よりも下方に位置していると）、アシスト
磁石５６が発する磁束により、アーマチャ４６に第２コ
ア５０から引き離す向きの力が作用する。すなわち、こ
の場合にはアシスト力はアーマチャ４６と第２コア５０
との間の反発力として作用することになる。そこで、本
実施例においては、かかる反発力を抑制するため、アー
マチャ４６が第２コア５０に当接した状態で、アーマチ
ャ４６の外周面の少なくとも一部がアシスト磁石５６と
径方向に対向するように（すなわち、アーマチャ４６の
上端面がアシスト磁石５６の下端面よりも上方に位置す
るように）、アーマチャ４６の厚さを設定することとし
ている。かかる構成によれば、アーマチャ４６が第２コ
ア５０に当接した状態でも、アシスト磁石５６とアーマ
チャ４６との間を比較的大きな磁束が流通することで、
アシスト力が反発力として作用するのを抑制することが
できる。

【００３９】また、アシスト磁石５６の厚さがアーマチ
ャ４６の厚さに対して相対的に小さく設けられている
と、アーマチャ４６がアシスト磁石５６の内周側を通過
する過程で、アシスト磁石４６からアーマチャ５６に流
れる磁束の量が大きく変化し、アシスト力の変化も大き
くなる。そこで、本実施例では、アーマチャ４６が吸引
される過程でアシスト磁石５６により発生されるアシス
ト力が急変するのを防止するため、アシスト磁石５６の
厚さをアーマチャ４６の厚さに比して小さく設定するこ
ととしている。

【００４０】なお、上記実施例では、アシスト磁石を第
２コア５０側に設けることとしたが、本発明はこれに限
定されるものではなく、アーマチャ４６側に設けること
としてもよい。すなわち、例えば、アーマチャ４６の最
外周部にアシスト磁石を設けると共に、第２コア５０に
磁石保持部５０ｃの如き突起を設けることにより、アー
マチャ４６が第２コア５０の近傍に達した際に、この突
起とアーマチャ４６に設けたアシスト磁石との間に流通
する磁束によって、アシスト力を発生させることができ
る。

【００４１】次に、本発明に係る電磁駆動バルブの第２
実施例について説明する。本実施例の電磁駆動バルブ
は、図１に示す構成の電磁駆動バルブにおいて、図２に
示す第２コア５４に代えて、図３に示す第２コア１００
を用いることにより実現される。図３は、本実施例の電
磁駆動バルブが備える第２コア１００等を模式的に示す
図であり、上記第１実施例の図２に対応している。な
お、図３において図２に示す構成部分と同一の部分につ
いては同一の符号を付してその説明を省略する。

【００４２】図３に示す如く、本実施例の第２コア１０
０は、上記第１実施例の第２コア５０と同様に、第２コ
イル５４を収容する環状溝１００ｂ、及び、アシスト磁
石５６を保持する磁石保持部１００ｃを備える円筒状の
磁性部材である。第２コア１００が備える環状溝１００
ｂの底部には、環状の第２アシスト磁石１０２が配設さ
れている。第２コイル５４は第２アシスト磁石１０２の
上に配置されている。第２アシスト磁石１０２は、径方
向に、例えば内周側がＮ極、外周側がＳ極となるように
分極されている。この第２アシスト磁石１０２の分極の
向きは、第２アシスト磁石１０２が発生する磁束の向き
と、第２コイル５４が発生する磁束の向きとが一致する
ように設定されている。また、第２コア１００には、環
状溝１００ｂの底面から第２コア１００の底面に至る円
筒状のスリット１０４が形成されている。スリット１０
４は所定のギャップＧを有している。

【００４３】かかる構成によれば、上記第１実施例の場
合と同様に、アーマチャ４６がアシスト磁石５６の近傍
まで吸引されると、アシスト磁石５６によるアシスト力
がアーマチャ４６に作用することで、高圧の筒内残圧が
存在する場合にも、第２コイル５４に供給する励磁電流
を増加させることなく、アーマチャ４６を開弁側変位端
まで変位させることができる。

【００４４】アーマチャ４６が第２コア１００の近傍に
達するまでは、第２アシスト磁石１０２が発する磁束
は、主として、図３に実線矢印で示す如く、第２コア１
００の内部をスリット１０４を横切って流通する。一
方、アーマチャ４６が第２コア１００に接近し、アーマ
チャ４６と第２コア１００との間隔が、スリット１０４
のギャップＧと同程度以下に小さくなると、第２アシス
ト磁石１０２から第２コア１００のスリット１０４を横
切って第２アシスト磁石１０２に戻る磁気回路の磁気抵
抗よりも、図３に破線矢印で示す如く、第２アシスト磁
石１０２から第２コア１００の第２コイル５４より内周
側の部位、アーマチャ４６、及び第２コア１００の第２
コイル５４より外周側の部位を経て第２アシスト磁石１
０２へ至る経路（以下、第２アシスト経路と称す）の磁
気抵抗の方が小さい状態が形成される。このため、第２
アシスト磁石１０２が発する磁束は、主として、第２ア
シスト経路を流通するようになり、この磁束によりアー
マチャ４６には第２コア１００へ向かう向きの磁気吸引
力が作用する。以下、第２アシスト経路を流通する磁束
によりアーマチャ４６に作用する磁気吸引力を、第２ア
シスト力と称す。第２アシスト力は、第２コア１００と
アーマチャ４６との間の隙間が小さいほど、すなわち、
アーマチャ４６が第２コア１００に接近するほど大きく
なる。従って、アーマチャ４６が開弁側変位端に達した
状態で、アーマチャ４６には最大の第２アシスト力が作
用する。

【００４５】このように、本実施例の電磁駆動バルブに
よれば、アーマチャ４６が開弁側変位端に達した状態
で、アーマチャ４６に大きな第２アシスト力を作用させ
ることができる。従って、アーマチャ４６を開弁側変位
端に保持するために第２電磁コイル１００に供給すべき
励磁電流を小さく抑制することができ、これにより、電
磁駆動バルブの消費電力を抑制することができる。

【００４６】また、本実施例では、第２アシスト磁石１
０２が第２コイル５４の下方に配置されることで、第２
アシスト磁石１０２が発する磁束は、第２コア１００と
アーマチャ４６との間を、第２コイル５４を取り囲むよ
うに流通する。このため、第２コア１００とアーマチャ
４６との間の磁気吸引力が作用する領域の面積は、例え
ば、第２アシスト磁石１０２を第２コイル５４の側方
（外周側又は内周側）に配置する場合と比較して増大
し、これにより、大きな第２アシスト力を得ることが可
能となっている。

【００４７】なお、上述の如く、本実施例では、第２ア
シスト力が作用し始めるアーマチャ４６の位置は、アー
マチャ４６と第２コア１００との距離と、スリット１０
４のギャップＧとの相対関係によって決定される。すな
わち、本実施例によれば、第２アシスト力が作用し始め
るアーマチャ４６の位置を、スリット１０４のギャップ
Ｇを変更することにより調整することができる。

【００４８】また、本実施例では、第２コア１００にス
リット１０４を設けることとしたが、本発明はこれに限
定されるものではなく、スリット１０４に代えて樹脂や
非磁性金属等の非磁性材料の層を設けることとしてもよ
い。また、本実施例では、アシスト磁石５６及び第２ア
シスト磁石１０２の双方を設けることとした。しかしな
がら、アシスト磁石５６を省略して第２アシスト磁石１
０２のみを設け、アーマチャ４６の開弁側変位端への保
持に要する励磁電流の低減のみを図ることとしてもよ
い。

【００４９】また、上記第１及び第２実施例では、第２
コア５０、１００にのみアシスト磁石５６あるいは第２
アシスト磁石１０２を設けることとした。しかしなが
ら、本発明はこれに限定されるものではなく、アーマチ
ャを閉弁側に駆動する第１コア４８にもこれらのアシス
ト磁石を設けることとしてもよい。なお、アシスト磁石
５６が閉弁側に設けられる場合、及び、本発明に係る電
磁駆動バルブが排気バルブ以外に適用される場合には、
燃焼残圧に起因するアーマチャの変位量の減衰は生じな
い。しかしながら、この場合には、アシスト磁石５６に
より得られるアシスト力の分だけコイルに供給する励磁
電流を抑制できるため、消費電力を低減することができ
る。

【００５０】次に、図４を参照して、本発明に係る電磁
駆動バルブの第３実施例について説明する。図４は、本
実施例の電磁駆動バルブの全体構成を模式的に示す。な
お、図４において図１に示す構成部分と同様の機能を有
する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例の電磁駆動バルブは、上記第１実施例の第１コ
ア４８に代えて第１コア１４８を、アッパリテーナ３８
に代えてアッパリテーナ１３８を、それぞれ有してい
る。第１コア１４８は、アーマチャ４６と対向する側と
は反対側の面（以下、単に、背面と称す）に、円筒状に
形成された突起部１５０を備えている。第１コア１４８
の背面の、突起部１５０の内側の部位には、環状の第３
アシスト磁石１５２がアーマチャシャフト３６を取り囲
むように固定されている。第３アシスト磁石１５２は、
軸方向に例えば図4 中上側がＮ極、下側がＳ極となるよ
うに分極された永久磁石である。

【００５１】本実施例において、アッパリテーナ１３８
は透磁率の大きい軟磁性材料より構成されている。アッ
パリテーナ１３８及び第３アシスト磁石１５２は、アー
マチャ４６が開弁側変位端に位置する状態で、アッパリ
テーナ１３８が第１コア１４８の突起部１５０の内側に
収容され、かつ、この状態で、アッパリテーナ１３８と
第３アシスト磁石１５２との間に両者が当接しない程度
の僅かな隙間が生ずるように配置されている。

【００５２】上記の構成によれば、弁体１２が開弁方向
に変位し、開弁側変位端の近傍に達すると、アッパリテ
ーナ１３８が第３アシスト磁石１５２の近傍に達する。
図５は、アッパリテーナ１３８が第３アシスト磁石１５
２の近傍に達した状態を示す。図５に示す状態では、ア
ッパリテーナ１３８が第３アシスト磁石１５２に接近す
ることで、第３アシスト磁石が発する磁束がアッパリテ
ーナ１３８に作用する。この場合、上述の如く、アッパ
リテーナ１３８が軟磁性材料から構成されていることに
より、図５に破線矢印で示す如く、第３アシスト磁石１
５２が発する磁束は、第３アシスト磁石１５２の図中上
端部からアッパリテーナ１３８、第１コア１４８の突起
部１５０、及び第1 コア１４８の内部を経由して第３ア
シスト磁石１５２の下端部へ戻る経路を流通する。かか
る磁束の流通により、アッパリテーナ１３８と第３アシ
スト磁石１５２との間に磁気吸引力が作用し、この力は
アーマチャ４６及び弁体１２へ開弁方向の力として伝達
される。以下、第３アシスト磁石１５２が発する磁束に
よりアーマチャ４６及び弁体１２に作用する力を第３ア
シスト力と称す。

【００５３】上述の如く、本実施例では、アーマチャ４
６が開弁側変位端に到達する過程で、アーマチャ４６に
第３アシスト力を作用させることができる。このため、
アーマチャ４６を開弁側変位端へ吸引すすべく第２コイ
ル５４からアーマチャ４６に作用させるべき電磁吸引力
を第３アシスト力の分だけ小さくすることができる。ま
た、上記した第３アシスト力は、第３アシスト磁石１５
２とアッパリテーナ１３８との間の距離が小さくなるほ
ど、すなわち、アーマチャ４６が開弁側変位端へ近づく
ほど大きくなる。そして、アーマチャ４６が開弁側変位
端に達した状態で、最大の第３アシスト力を発生させる
ことができる。

【００５４】このように、本実施例の電磁駆動バルブに
よれば、アーマチャ４６を開弁側変位端へ吸引し又は保
持するために第２コイル５４へ供給すべき励磁電流を減
少させることができ、これにより、電磁駆動バルブの消
費電力の低減を図ることができる。本実施例では、弁体
１２と共に変位する構成部分（以下、可動部と称す）に
関して、アッパリテーナ１３８を軟磁性材料から構成す
ることのみで、第３アシスト力を発生させることが可能
となっている。すなわち、本実施例の電磁駆動バルブに
よれば、可動部の重量を増大させることなく、第３アシ
スト力を発生させることができる。この意味において
も、電磁駆動バルブの消費電流の抑制が図られているこ
とになる。

【００５５】また、固定部である第１コア側１４８につ
いては、突起部１５０及び第３アシスト磁石１５２が設
けられるが、これらは何れもアッパキャップ４２の内側
に収容される部分である。従って、本実施例では、固定
部側に突起部１５０及び第３アシスト磁石１５２が設け
られるものの、電磁駆動バルブの体格の実質的な増大が
防止されている。

【００５６】なお、上記第３実施例では、第３アシスト
磁石１５２を軸方向に分極させることとしたが、これに
限らず、径方向に、例えば内径側がＮ極、外径側がＳ極
となるように分極させることとしてもよい。この場合、
第３アシスト磁石１５２の発する磁束が、第３アシスト
磁石１５２の内周側からアッパリテーナ１３８、及び突
起部１５０を経て第３アシスト磁石１５２の外周側に戻
る経路を流通することによって第3 アシスト力が発生す
ることになる。

【００５７】また、上記第３実施例では、突起部１５０
を第１コア１４８の背面に一体に形成することとした
が、これに限らず、第１コア１４８とは別体の環状の磁
性部材を第３アシスト磁石１５２の周囲に配設すること
としてもよい。また、アッパリテーナ１３８が第３アシ
スト磁石１５２に十分に接近した状態では、突起部１５
０が存在しなくとも、アッパリテーナ１３８と第３アシ
スト磁石１５２との間に大きな磁気吸引力が作用する。
この意味では、突起部１５０が設けられた場合に比して
得られる第３アシスト力の大きさは減少するが、突起部
１５０を省略することも可能である。

【００５８】なお、上記第３実施例では、アッパリテー
ナ１３８を軟磁性材料から構成すると共に、第１コア１
４８に突起部１５０及び第３アシスト磁石１５２を設け
ることにより、アーマチャ４６が開弁側変位端へ向けて
変位する場合にアシスト力を発生させることとしたが、
ロアリテーナ３０を軟磁性材料から構成すると共に、第
２コア５０に同様の突起部及びアシスト磁石を設けるこ
とにより、アーマチャ４６が閉弁側変位端へ向けて変位
する場合にアシスト力を発生させることとしてもよい。

【００５９】次に、図６を参照して、本発明に係る電磁
駆動バルブの第４実施例について説明する。図６は、本
実施例の電磁駆動バルブを模式的に示す図である。本実
施例の電磁駆動バルブは、上記第３実施例の電磁駆動バ
ルブにおいて、第１コア１４８に代えて第１コア２４８
を、第３アシスト磁石１５２に代えてサブコイル２５２
を設けた構成を有している。なお、図６において、図５
と同一の構成部分については同一の符号を付してその説
明を省略する。

【００６０】図６に示す如く、第１コア２４８はその背
面に円筒状の突起部２５０を備えている。第１コア２４
８の、突起部２５０の内側には環状溝２５１が形成され
ている。環状溝２５１にはサブコイル２５２が収容され
ている。なお、本実施例において、アッパリテーナ１３
８は、アーマチャ４６が開弁側変位端に位置する状態
で、アッパリテーナ１３８と第１コア２４８の背面との
間に、両者が当接しない程度の僅かな隙間が生ずるよう
に配置されている。

【００６１】上記の構成によれば、サブコイル２５２に
通電された状態で、アッパリテーナ１５２がサブコイル
２５２の近傍に達すると、サブコイル２５２が発する磁
束は、図６に破線矢印で示す如く、第１コア２４８のサ
ブコイル２５２より内周側からからアッパリテーナ１３
８、突起部２５０、及び第１コア２４８の内部へ戻る磁
気回路を流通する。かかる磁束の流通に伴って、上記第
３実施例の場合と同様に、アッパリテーナ１３８と第１
コア２４８との間に磁気吸引力が作用し、この力がアー
マチャ４６及び弁体１２に伝達される。以下、サブコイ
ル２５２が発する磁束によりアーマチャ４６及び弁体１
２に作用する力を第４アシスト力と称す。

【００６２】図７は、本実施例において、第２コイル５
４及びサブコイル２５２へ励磁電流を供給する駆動回路
２５８の一例を示す。図７に示す如く、駆動回路は、第
１スイッチング素子２６０、第２スイッチング素子２６
２、第３スイッチング素子２６４、及び第３スイッチン
グ素子２６６を備えている。第１スイッチング素子２６
０及び第２スイッチング素子２６２は、電源端子２６８
側からこの順に、電源端子２６８と接地端子２７０との
間に直列に接続されている。同様に、第３スイッチング
素子２６４及び第４スイッチング素子２６６は、電源端
子２６８側からこの順に、電源端子２６８と接地端子２
７０との間に直列に接続されている。第１コイル５４及
びサブコイル２５２は、第１スイッチング素子２６０及
び第２スイッチング素子２６２の接続点と、第３スイッ
チング素子２６４及び第４スイッチング素子２６６の接
続点との間に直列に接続されている。電源端子２６８に
は外部より所定の駆動電源が供給される。

【００６３】かかる駆動回路２５８の構成によれば、第
１及び第３スイッチング素子２６０，２６６をオン状態
とし、第２及び第４スイッチング素子２６２，２６４を
オフ状態とすることにより、第２コイル５４及びサブコ
イル２５２に図６における右側から左側へ向かう電流
（以下、正方向電流と称す）を供給することができる。
第２コイル５４にかかる正方向電流が供給されること
で、アーマチャ４６が開弁側変位端へ向けて駆動される
と共に、サブコイル２５２により第４アシスト力が発生
される。すなわち、図７に示す駆動回路によれば、第２
コイル５４及びサブコイル２５２に同期して正方向電流
が供給されることで、第４アシスト力の発生が必要とさ
れるタイミング（すなわち、アーマチャ４６が開弁側変
位端に向けて吸引され又は開弁側変位端に保持されるタ
イミング）で、適切に第４アシスト力を発生することが
できる。

【００６４】上述の如く、本実施例では、アーマチャ４
６には、第２コイル５４が発する電磁吸引力と、サブコ
イル２５２が発する第４アシスト力との和が作用する。
すなわち、本実施例の電磁駆動バルブにおいては、アー
マチャ４６を開弁側変位端へ吸引又は保持するための励
磁電流が第２コイル５４とサブコイル２５２とに分散し
て供給されることになる。

【００６５】上述の如く、電磁駆動バルブが内燃機関の
排気バルブとして適用された場合、燃焼室内の燃焼残圧
の影響で弁体１２に大きな負荷が作用し、弁体１２の開
弁時には、アーマチャ４６に大きな電磁吸引力を作用さ
せることが必要となる。この場合、第２コイル５４に供
給すべき励磁電流が大きくなって、飽和領域（すなわ
ち、励磁電流が大きくなり、励磁電流の変化に対する電
磁吸引力の増加勾配が低下する領域）に達することがあ
る。かかる飽和領域においては、第２コイル５４に供給
した励磁電流に対して得られる電磁吸引力の比率が減少
することから、エネルギー効率が低下してしまう。

【００６６】これに対して、本実施例の電磁駆動バルブ
は、上述の如く、励磁電流を第２コイル５４とサブコイ
ル２５２とに分散して供給する構成である。従って、各
コイルに供給すべき励磁電流が小さく抑制されること
で、飽和領域に達することが起こり難くなっている。こ
の意味で、本実施例の電磁駆動バルブは、特に、弁体１
２に大きな負荷が作用し、弁体１２に大きな駆動力を付
与することが必要な場合に、消費電力を有効に抑制する
ことが可能な構成とされている。

【００６７】また、励磁電流が第２コイル５４とサブコ
イル２５２とに分散して供給されることで、各コイルに
生ずる発熱も分散されることになる。従って、本実施例
によれば、発熱部分が分散されるため、電磁駆動バルブ
の温度上昇を抑制することができる。ところで、アーマ
チャ４６を開弁側変位端から閉弁方向に駆動する場合
は、第４アシスト力はアーマチャ４６の変位を妨げる力
として作用する。本実施例では、サブコイル２５２に供
給する電流を遮断することで、第４アシスト力を消滅さ
せることができる。従って、本実施例の電磁駆動バルブ
によれば、アーマチャ４６を開弁側変位端から閉弁方向
へ変位させる際の応答性を向上することができる。

【００６８】なお、図７に示す駆動回路において、第１
及び第３スイッチング素子２６０，２６６をオフ状態と
し、第２及び第４スイッチング素子２６２，２６４をオ
ン状態とすることで、第２コア５４及びサブコイル２５
２に正方向電流とは逆方向の電流（以下、逆電流と称
す）を供給することができる。サブコイル２５２に逆電
流が供給されると、サブコイル２５２とアッパリテーナ
１３８との間の電磁吸引力は、より速やかに消滅する。
従って、アーマチャ４６を開弁側変位端から閉弁方向に
変位させる際にサブコイル２５２に逆電流を供給するこ
とにより、アーマチャ４６の応答性を更に向上すること
ができる。

【００６９】また、本実施例では、上記第３実施例と同
様に、可動部側については、アッパリテーナ１３８を軟
磁性材料から構成し、固定部側については、第１コア２
４８にサブコイル２５２を収容すると共に突起部２５０
を設けることのみで上記の効果を得ることが可能となっ
ている。従って、本実施例においても、可動部の重量増
加に起因する消費電力の増大が防止されていると共に、
電磁駆動バルブの体格の実質的な増大が防止されてい
る。

【００７０】なお、上記第４実施例では、第２コイル５
４及びサブコイル２５２を共通の駆動回路で駆動するこ
ととしたが、これらを、それぞれ別個の駆動回路で独立
に駆動することとしてもよい。この場合、第４アシスト
力を、第２コイル５４による電磁吸引力とは独立に、任
意のタイミングで発生させることが可能となる。なお、
上記第４実施例では、アッパリテーナ１３８を軟磁性材
料より構成すると共に、第１コア２４８の背面にサブコ
イル２５２を設けることとしたが、これに限らず、ロア
リテーナ３０を軟磁性材料より構成すると共に、第２コ
ア５０の背面にサブコイルを設けることにより、閉弁側
変位端においてアシスト力を発生させることとしてもよ
い。この場合、第２コア５０に設けたサブコイルと第１
コイル５２とを、図７に示す場合と同様に共通の駆動回
路で駆動することにより、アーマチャ４６が閉弁側変位
端へ吸引されるのに同期してアーマチャ４６にアシスト
力を作用させることができる。

【００７１】次に、図８を参照して、本発明に係る電磁
駆動バルブの第５実施例について説明する。図８は、本
実施例の電磁駆動バルブの構成図である。本実施例の電
磁駆動バルブは、上記第４実施例の電磁駆動バルブにお
いて、アッパリテーナ１３８に代えてアッパリテーナ３
３８を設けた構成を有している。本実施例のアッパリテ
ーナ３３８は、上記アッパリテーナ１３８と同様に、軟
磁性材料より構成されている。アッパリテーナ３３８
は、第1 コア２４８と対向する側の面に、環状の磁石部
３４０を備えている。磁石部３４０はアッパリテーナ３
３８を着磁することにより構成してもよく、あるいは、
別体の永久磁石をアッパリテーナ３３８に埋め込むこと
により構成してもよい。磁石部３４０は、その径方向
に、例えば外径側がＮ極、内径側がＳ極となるように分
極されている。あるいは、磁石部３４０はその軸方向
に、例えば図８中上側がＮ極、下側がＳ極となるように
分極されてもよい。

【００７２】上記の構成によれば、アーマチャ４６が開
弁方向に変位し、アッパリテーナ３３８が第１コア２４
８の背面の近傍に達すると、磁石部３４０から第１コア
２４８の突起部２５０、第１コア２４８の内部、及び第
１コア２４８の背面を経て磁石部３４０へ戻る磁気回路
を流通する。従って、本実施例においても、上記第３実
施例の電磁駆動バルブと同様に、上記磁束が流通するこ
とで、アッパリテーナ３３８と第１コア２４８との間に
磁気吸引力を発生させ、これにより、アーマチャ４６及
び弁体１２に開弁方向のアシスト力を作用させることが
できる。従って、本実施例によれば、アーマチャ４６が
開弁側変位端に吸引される過程で、アーマチャ４６に第
５アシスト力が作用することにより、アーマチャ４６を
開弁側変位端へ吸引又は保持するために第２コイル５４
に供給すべき励磁電流が減少され、電磁駆動バルブの消
費電力が低減される。

【００７３】また、本実施例では、サブコイル２５２
に、磁石部３４０が発する磁束と同じ向きの磁束を発生
するような向きの励磁電流（以下、増磁電流と称す）を
供給することで、アッパリテーナ３３８と第１コア２４
８との間に電磁吸引力を作用させることができる。従っ
て、アーマチャ４６が開弁側変位端に吸引される過程、
及び、アーマチャ４６が開弁側変位端に保持される状態
でサブコイル２５２に増磁電流を供給することにより、
アーマチャ４６及び弁体１２に作用するアシスト力を増
大させることができる。以下、サブコイル２５２に増磁
電流が供給された場合にアーマチャ４６及び弁体１２に
作用するアシスト力を第５アシスト力と称す。

【００７４】本実施例において、サブコイル２５２に磁
石部３４０が発する磁束とは逆向きの磁束を発生するよ
うな励磁電流（以下、減磁電流と称す）が供給される
と、アッパリテーナ３３８と第１コア２４８との間に反
発力が作用する。従って、アーマチャ４６を開弁側変位
から閉弁方向に変位させる場合には、サブコイル２５２
に減磁電流を供給することで、アーマチャ４６を高い応
答性で変位させることができる。

【００７５】この場合、磁石部３４０の発する磁束が、
上記反発力の発生源として用いられることで、アーマチ
ャ４６を開弁方向に駆動するために第１コイル５２へ供
給すべき励磁電流が抑制される。本実施例では、この点
においても、電磁駆動バルブの消費電力の低減が図られ
ていることになる。本実施例においても、上記第４実施
例の場合と同様に、図７に示す回路と同様の駆動回路
を、第２コイル５４に正方向電流が供給される場合にサ
ブコイル２５２に増磁電流が供給されるように構成する
ことで、アーマチャ４６の開閉駆動に同期したタイミン
グで、アーマチャ４６に上記第５アシスト力と反発力と
を作用させることができる。

【００７６】また、本実施例においても、上記第４実施
例の場合と同様に、励磁電流が第２コイル５４とサブコ
イル２５２に分散して供給されることで、第１コア２４
８の温度上昇の抑制が図られている。更に、アッパリテ
ーナ３３８を着磁することにより磁石部３４０を構成す
る場合は、上記第４実施例の電磁駆動バルブに比して部
品点数を増大させることなく上記の性能を得ることがで
きる。

【００７７】また、上記第５実施例では、アッパリテー
ナ３３８に磁石部を設けると共に、第１コア２４８にサ
ブコイル２５２を設けることとしたが、これに限らず、
ロアリテーナ３０に磁石部を設けると共に、第２コア５
０にサブコイルを設けることにより、閉弁側変位端にお
いても上記と同様の効果を得ることとしてもよい。な
お、上記第１乃至第５実施例では、本発明がアーマチャ
の両側に電磁石を備える電磁駆動バルブに適用された場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、電磁石がアーマチャの片側にのみ設けられ、
アーマチャの一方向への駆動を電磁力により、他方向へ
の駆動を弾性力により行う型式の電磁駆動バルブに適用
することもできる。

【００７８】また、本発明に係る電磁駆動バルブは、内
燃機関の排気バルブに限らず、吸気バルブにも適用する
ことができ、更に、その他の用途の電磁駆動バルブとし
て広く適用することも可能である。なお、上記第１〜第
５実施例においては、アシスト磁石５６、第２アシスト
磁石１０２、第３アシスト磁石１５２、磁石部３４０が
請求項に記載した永久磁石に、サブコイル２５２が請求
項に記載した第２の電磁コイルにそれぞれ相当し、ま
た、駆動回路２５８の各スイッチング素子を適宜オン・
オフすることにより請求項に記載した電流制御手段が実
現されている。

【００７９】

【発明の効果】上述の如く、請求項１乃至６、１１、１
２、及び１４記載の発明によれば、副磁気回路を設ける
ことにより、アーマチャを電磁石に吸引するために電磁
コイルへ供給すべき励磁電流を抑制することができる。
従って、本発明によれば、電磁駆動バルブの消費電力を
低減することができる。

【００８０】また、請求項７記載の発明によれば、アー
マチャのコアとの当接位置近傍からアーマチャにアシス
ト力を作用させることができる。従って、本発明によれ
ば、電磁コイルへ供給する励磁電流を抑制しつつ、アー
マチャを電磁石に確実に吸引することができ、これによ
り、電磁駆動バルブの消費電力を低減することができ
る。

【００８１】また、請求項８記載の発明によれば、アー
マチャが電磁石のコアに当接した状態で最大となるよう
なアシスト力をアーマチャに作用させることができる。
従って、本発明によれば、アーマチャを電磁石に吸引保
持するために電磁コイルに供給すべき励磁電流を抑制す
ることができ、これにより、電磁駆動バルブの消費電力
を低減することができる。

【００８２】また、請求項９及び１０記載の発明によれ
ば、消費電力を低減することができると共に、電磁駆動
バルブの温度上昇を抑制することができる。また、請求
項１３及び１５記載の発明によれば、消費電力を低減す
ることができると共に、アーマチャをコアから速やかに
離脱させることができるため、電磁駆動バルブの応答性
を向上させることができる。

【００８３】更に、請求項１６記載の発明によれば、内
燃機関の排気バルブにおいて、筒内残圧に起因するアー
マチャの変位量の減衰を、電磁コイルに供給する励磁電
流を増加させることなく補償することができる。従っ
て、本発明によれば、電磁駆動バルブの消費電力を低減
しつつ、排気バルブを確実に全開位置まで駆動すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の排気バルブとして構成された本発明
の一実施例である電磁駆動バルブの構成図である。

【図２】本実施例の電磁駆動バルブの要部を模式的に示
す拡大図である。

【図３】本発明の第２実施例である電磁駆動バルブの要
部を模式的に示す拡大図である。

【図４】本発明の第３実施例である電磁駆動バルブの構
成図である。

【図５】図４に示す電磁駆動バルブにおいてアッパリテ
ーナが第１コアの近傍に達した状態を示す図である。

【図６】本発明の第４実施例である電磁駆動バルブの構
成図である。

【図７】本実施例において第１コイル及びサブコイルに
励磁電流を供給する駆動回路の回路図である。

【図８】本発明の第５実施例である電磁駆動バルブの構
成図である。

【符号の説明】

１２ 弁体 ４６ アーマチャ ４８、１４８、２４８ 第１コア ５０、１００ 第２コア ５２ 第１コイル ５４ 第２コイル ５６ アシスト磁石 １０２ 第２アシスト磁石 １０４ スリット １３８、２３８、３３８ アッパリテーナ １５２ 第３アシスト磁石 ２５２ サブコイル ２５８ 駆動回路 ３４０ 磁石部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅野 昌彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁体と、該弁体に連結されたアーマチャ
   とを備え、磁気力及び弾性力を協働させて前記弁体を駆
   動する電磁駆動バルブにおいて、 コアと、該コアに設けられた電磁コイルよりなる電磁石
   を含み、前記電磁コイルに励磁電流が供給された場合に
   前記コアと前記アーマチャとの間に磁気吸引力を作用さ
   せることにより前記弁体に駆動力を付与する主磁気回路
   と、 前記弁体に前記駆動力と同方向のアシスト力を作用させ
   る副磁気回路とを備えることを特徴とする電磁駆動バル
   ブ
2. 【請求項２】 請求項１記載の電磁駆動バルブにおい
   て、 前記主磁気回路を前記アーマチャの両側に設けると共
   に、 前記副磁気回路を前記主磁気回路の少なくとも一方に対
   応して設けたことを特徴とする電磁駆動バルブ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の電磁駆動バルブに
   おいて、 前記副磁気回路は永久磁石を含むことを特徴とする電磁
   駆動バルブ
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の電磁駆動バルブに
   おいて、 前記副磁気回路は、前記アーマチャと前記コアとの間に
   磁気吸引力を作用させることを特徴とする電磁駆動バル
   ブ。
5. 【請求項５】 請求項２記載の電磁駆動バルブにおい
   て、 前記アーマチャと前記コアを隔てて対向するように前記
   アーマチャに連結されたリテーナを備えると共に、 前記副磁気回路は、前記コアと前記リテーナとの間に磁
   気吸引力を作用させることを特徴とする電磁駆動バル
   ブ。
6. 【請求項６】 請求項５記載の電磁駆動バルブにおい
   て、 前記リテーナを磁性材料より構成すると共に、 前記副磁気回路は、前記コアに設けられた永久磁石を含
   むことを特徴とする電磁駆動バルブ。
7. 【請求項７】 請求項３記載の電磁駆動バルブにおい
   て、 前記永久磁石を前記アーマチャと前記コアとの当接位置
   の近傍に設けたことを特徴とする電磁駆動バルブ。
8. 【請求項８】 請求項３記載の電磁駆動バルブにおい
   て、 前記永久磁石を、前記コアの内部に、前記電磁コイルに
   隣接して設けると共に、 前記コアの内部に、前記電磁石に隣接する非磁性部を設
   けたことを特徴とする電磁駆動バルブ。
9. 【請求項９】 請求項１又は２記載の電磁駆動バルブに
   おいて、 第２の電磁コイルを備えると共に、 前記副磁気回路は、前記第２の電磁コイルに励磁電流を
   供給することにより形成されることを特徴とする電磁駆
   動バルブ。
10. 【請求項１０】 請求項２記載の電磁駆動バルブにおい
    て、 前記アーマチャと前記コアを隔てて対向するように前記
    アーマチャに連結され、磁性材料よりなるリテーナと、 前記コアに設けられた第２の電磁コイルとを備えると共
    に、 前記副磁気回路は、前記第２の電磁コイルに励磁電流を
    供給することにより、前記リテーナと前記コアとの間に
    磁気吸引力を作用させることを特徴とする電磁駆動バル
    ブ。
11. 【請求項１１】 請求項９又は１０記載の電磁駆動バル
    ブにおいて、 前記アーマチャの変位に応じて、前記第２電磁コイルへ
    の通電を制御する電流制御手段を備えることを特徴とす
    る電磁駆動バルブ。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の電磁駆動バルブにお
    いて、 前記電流制御手段は、前記アーマチャが前記コアに吸引
    又は保持される場合に前記第２の電磁コイルに励磁電流
    を供給することを特徴とする電磁駆動バルブ。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載の電磁駆動バルブにお
    いて、 前記電流制御手段は、前記アーマチャを前記コアから離
    脱させる際に、前記第２の電磁コイルに、それまでとは
    逆方向の励磁電流を供給することを特徴とする電磁駆動
    バルブ。
14. 【請求項１４】 請求項５又は１０記載の電磁駆動バル
    ブにおいて、 前記リテーナは永久磁石を備えることを特徴とする電磁
    駆動バルブ。
15. 【請求項１５】 請求項１０記載の電磁駆動バルブにお
    いて、 前記リテーナは永久磁石を備え、かつ、 前記アーマチャを前記コアに吸引又は保持する場合に前
    記第２の電磁コイルに所定方向の励磁電流を供給すると
    共に、前記アーマチャを前記コアから離脱させる場合
    に、前記第２の電磁コイルに前記所定方向とは逆方向の
    励磁電流を供給することを特徴とする電流制御手段を備
    えることを特徴とする電磁駆動バルブ。
16. 【請求項１６】 請求項１乃至１５のうち何れか１項記
    載の電磁駆動バルブにおいて、 前記電磁駆動バルブは内燃機関の排気バルブを構成し、 前記副磁気回路を、前記アーマチャを開弁側に吸引する
    主磁気回路に対応して設けたことを特徴とする電磁駆動
    バルブ。