JP2001289018A - 弁の電磁駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の弁の電磁駆動装置は、可動鉄心とこれ
に対向する電磁コイル鉄心の端面はともに平面であった
ので、同じ素材を用いて、吸引力を増すために磁束を増
やそうとすると外径を大きくする以外になく、同じ大き
さのままで吸引力を大きくするという事は困難であっ
た。 【解決手段】 弁軸５ａの延長線の周囲に、互いに背面
どうしをスペーサ８１を介して対向配置した第１、第２
の電磁石１１２、１１４を設ける。第１、第２の電磁石
１１２、１１４はそれぞれ外筒１２ａ、１４ａと内筒１
２ｂ，１４ｂを持ち、内筒と外筒の間に開口部１２ｃ，
１４ｃを有する。この開口部に対向して互いに連結軸１
９で連結された円板状の可動鉄心１６、１８を配置す
る。連結軸１９を支持する軸受部材１１を第１、第２の
電磁石１１２、１１４を貫通して固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の吸・
排気弁を電磁駆動により開閉する、弁の電磁駆動装置の
改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の吸・排気弁は一般にはクラン
クシャフトから駆動されるカムシャフトによって機械的
に開閉制御されていたが、近年、燃費向上や有害排ガス
低減の目的で、弁の開閉タイミングを様々にコントロー
ルすることが要求されるようになり、よりタイミングの
調整が行いやすい電磁駆動によつて弁を開閉制御するも
のが種々提案されている。

【０００３】例えば、図８は特開平７−３２４６０９号
公報に開示されたものと類似の構成の弁の電磁駆動装置
の断面を示し、９はこの内燃機関のシリンダヘッド、１
００はシリンダヘッド９に設けられた吸・排気ポート、
５は吸・排気ポート１００に設けられた開閉弁（以下単
に弁という場合もある）で駆動軸（以下弁軸５ａと言
う）を備えている。１０はシリンダヘッド９に設けられ
開閉弁５の弁軸５ａが貫通した摺動軸受、６は開閉弁５
の弁軸５ａの他端に設けられた円板状の可動鉄心であ
る。１は開閉弁５の弁軸５ａを取り巻くように巻回され
た第１のコイル、２は開閉弁５の弁軸５ａが貫通するよ
うに、かつ、前記第１のコイル１を包み込むように設け
られた二重円筒状の第１のコイル鉄心である。３は開閉
弁５の弁軸５ａを取り巻くように巻回された第２のコイ
ル、４は開閉弁５の弁軸５ａが貫通するように、かつ、
第２のコイル３を包み込むように二重の円筒状に設けら
れた第２のコイル鉄心である。第１のコイル鉄心２は外
筒２ａと内筒２ｂとを有し、第２のコイル鉄心４は外筒
４ａと内筒４ｂとを有している。１０１は第１、第２の
コイル鉄心２、４を収納するケース、１０２はケースの
頭部である。７は可動鉄心６と摺動軸受部材１０との間
に装荷された第１スプリング、８は可動鉄心６とケース
の頭部１０２との間に装荷された第２スプリングであ
る。

【０００４】次に動作について説明する。弁軸５ａに連
結固定された円板状可動鉄心６は、第１，第２コイルの
いずれにも通電されていないとき、第１コイル鉄心２
と、第２コイル鉄心４との間の軸方向ギャップのほぼ中
間に位置するよう、可動鉄心６の下側の第１スプリング
７と、上側の第２スプリング８とによって丁度バランス
するように保持されている。

【０００５】これにより、この電磁駆動装置への非通電
時、即ち、第１コイル１、第２コイル３の何れにも電流
が供給されていない状態では、可動鉄心６は第１コイル
鉄心２と第２コイル鉄心４のそれぞれの端部のほぼ中間
位置に保持され、開閉弁５は半開の状態に保持される。

【０００６】駆動力を発生する磁束についての説明のた
め図９に磁束の発生状態を示す。図中φは第１コイル鉄
心２と可動鉄心６との間の磁束、φ’は第２コイル鉄心
４と可動鉄心６との間の磁束、φｅは第１コイル鉄心２
の内筒と外筒間の漏洩磁束、φ’ｅは第１コイル鉄心２
の内筒と外筒間の漏洩磁束である。

【０００７】第１コイル１に通電した際、コイル電流に
より第１コイル鉄心２とこれに対面する可動鉄心６の間
に発生する磁束φにより、両者間に磁気吸引力が作用
し、可動鉄心６は第１コイル１の側に吸引され、第１ス
プリング７の付勢力に抗して図の下方に動作することで
開閉弁５の開度を増し、所定時間後に開弁状態となる。

【０００８】第２コイル３に通電した際、コイル電流に
より第２コイル鉄心４とこれに対面する可動鉄心６間に
発生する磁束φ’により、両者間に磁気吸引力が作用
し、可動鉄心６は第２コイル３の側に吸引され、第２ス
プリング８の付勢力に抗して図の上方に動作することで
開閉弁５の開度を減少させ、所定時間後に閉弁状態とな
る。

【０００９】このような電磁駆動装置は内燃機関の上部
に設置されて弁を駆動するという目的から、より小型で
ありながらより強い駆動力を要求されるので、同じ電流
でも出来る限り大きい駆動力を発生できるようにする必
要がある。そのためには有効磁束を増加させる必要があ
るが、有効磁束φは鉄心端面から垂直方向に発生する性
質があるため、電磁力による吸引力は第１コイル鉄心２
と可動鉄心６との対抗面、または第２コイル鉄心４と可
動鉄心６との対抗面の表面積に左右される。しかし、こ
の表面積を増加させるには両者の対抗面が可動鉄心６の
軸心に対して直角に配置された従来構造では、鉄心（可
動鉄心６、第１、第２コイル鉄心２、４）の外径を増加
させる以外に方法がなく、そのような方法では電磁駆動
装置が大型化してしまうという問題があった。

【００１０】一方、小型化するために従来の構造のまま
寸法比例的に小型化したと仮定すると、第１コイル鉄心
２および第２コイル鉄心４の肉厚と径が小さくなるか
ら、端面面積が減少し、有効磁束φ、φ’が減少して駆
動力が低下してしまう。

【００１１】また、外筒端面の面積と内筒端面の面積と
を、ほぼ等しくしようとすると、内筒の厚みを外筒のそ
れよりも厚くしなければならず（外筒の径が内筒より大
きいから）、全体として大きくなってしまう。

【００１２】また、図１０は弁軸５ａの傾きにより生じ
る問題について説明するための説明図である。図に示す
ように、弁軸５ａは摺動軸受１０がいかに高精度に製作
されていても、多少なりとも傾くことは避けられない。
傾いた場合、可動鉄心６も傾いているから、例えば図の
ように可動鉄心６が第１のコイル鉄心２の側に吸引され
る場合を例に説明すると、外筒２ａと可動鉄心６との間
の距離Ｂが、内筒２ｂと可動鉄心６との間の距離Ｃより
も小さくなる結果、外筒２ａ側の吸引力がより強くな
り、傾きが助長される方向に力が働く。このため弁軸５
ａと摺動軸受け１０との間の摩擦が大きくなってスムー
スな動きが出来なくなるという問題があった。また、可
動鉄心が弁軸に固着され、かつ、その位置が修道軸受け
の位置からかなり離れているため、特に摺動軸受けの磨
耗に伴って弁軸のガタが増加した場合、可動鉄心がケー
スに接触するなどして、弁の動きがスムースでなくな
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の弁電磁駆動装置
は、以上のように構成されているので、駆動力を高めよ
うとすると大型化してしまうという問題があった。ま
た、小型化しようとすると駆動力が低下するため、ほと
んど小型化出来ないという問題点があった。また、内筒
の厚みを外筒より厚くしなければならず小型化が難しい
という問題があった。

【００１４】また、弁軸が傾いた場合、この傾きが電磁
駆動力により更に助長されるため、スムースに動かなく
なる力が働いてしまうという問題があった。また、可動
鉄心が弁軸に固着され、かつ、その位置が修道軸受けの
位置からかなり離れているため、特に摺動軸受けの磨耗
に伴って弁軸のガタが増加した場合、可動鉄心がケース
に接触するなどして、弁の動きがスムースでなくなると
いう問題があった。

【００１５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、駆動力を低下させずにより小型
化された電磁駆動装置を得ることを目的とする。また、
同じ大きさで、より駆動力を増大した電磁駆動装置を得
ることを目的とする。また、弁軸の傾きがあっても助長
されるような力が働かない電磁駆動装置を得ることを目
的とする。また、摺動軸受けの磨耗に伴って弁軸のガタ
が増加しても、弁の動きがスムースに保たれる電磁駆動
装置を得ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明による弁の電磁
駆動装置は、内燃機関の吸気弁または排気弁の弁軸また
はその延長線の周囲に配置するとともに、吸気弁または
排気弁に近い側の軸方向端部に第１の開口部を有する第
１鉄心と、この第１鉄心に巻回されたコイルとを含む第
１の電磁石、第１の電磁石の背面に、所定の距離を隔て
て同軸上に配置され、吸気弁又は排気弁から遠い側の軸
方向端部に第２の開口部を有する第２鉄心と、この第２
鉄心に巻回されたコイルとを含む第２の電磁石、弁軸と
揺動可能に連結され第１の開口部に対向配置された板状
の第１の可動鉄心、第１の可動鉄心と連結軸を介して一
体的に接続され第２の開口部に対向配置された板状の第
２の可動鉄心、第１、第２の電磁石のいずれにも給電さ
れないとき、第１、第２の可動鉄心を第１、第２の開口
部から、それぞれ等距離に保持する保持手段を備えたも
のである。

【００１７】また、第１鉄心と第２鉄心を貫通して、少
なくとも第１，第２の鉄心のいずれか一方に固定され、
連結軸を摺動可能に支持する軸受け部材を備えたもので
ある。

【００１８】また、軸受け部材は非磁性体で構成された
ものである。

【００１９】また、連結軸は非磁性体で構成されたもの
である。

【００２０】また、第１の電磁石と第２の電磁石との間
に非磁性体からなるスペーサを挿入したものである。

【００２１】また、弁軸と第１の可動鉄心とを、揺動可
能に連結する軸受を備えたものである。

【００２２】また、軸受は、弁軸と第１の可動鉄心の一
方に構成した半円部を介して互いに接触させたものであ
る。

【００２３】また、第１の電磁石および第２の電磁石の
少なくとも一方の鉄心は、弁軸の延長線の周りに同軸に
配置され片端が磁気的に結合され他端に開口部を構成す
る内筒と外筒で構成され、内筒又は外筒の少なくとも一
方の端面に弁軸に対して傾斜した面を備えたものであ
る。

【００２４】また、第１の可動鉄心又は第２の可動鉄心
は、第１の電磁石又は第２の電磁石の内筒の内側に挿入
される突起部を備えたものである。

【００２５】また、内筒の内側に挿入される突起部は、
その長さが、第１、第２の内筒と第１、第２の可動鉄心
との対向面積が、第１、第２の外筒と第１、第２の可動
鉄心との対向面積にほぼ等しくなる長さに構成されたも
のである。

【００２６】また、内筒の軸方向長さは外筒の軸方向長
さよりも短い長さに構成され、かつ、内筒の外周側でコ
イルの内周面に沿う樹脂製ガイドを備えたものである。

【００２７】また、突起部の弁軸に直交する断面の面積
は、外筒の弁軸に直交する面での断面積にほぼ等しくな
るように構成されたものである。

【００２８】また、内筒と外筒の端部はコイルの軸方向
長さよりも長く、この端部に対向する可動鉄心には内筒
と外筒の間に挿入される嵌合突起が設けられているもの
である。

【００２９】また、嵌合突起にはダンパーが装着されて
いるものである。

【発明の実施の形態】実施の形態１．この発明の実施の
形態１による弁の電磁駆動装置の構造断面図を図１に示
す。図において従来と同じ又は相当部分には同符号を付
してその詳細な説明を省略する。１２は弁軸５ａまたは
その延長線の周囲に配置され、第１の外筒１２ａと第１
の内筒１２ｂ（これらは図に向かって上方で磁気回路的
に接続され、下方に開口部を構成している）で構成され
た第１の鉄心、１は開閉弁５の弁軸５ａまたはその延長
線の周囲に第１の鉄心１２に巻回された第１のコイルで
あり、第１の鉄心１２と第１のコイル１は第１の電磁石
１１２を構成している。

【００３０】１４は弁軸５ａまたはその延長線の周囲
に、第１の電磁石とのあいだに非磁性体のスペーサ８１
を介して（所定の距離を隔てて）対象に配置され、第２
の外筒１４ａと第２の内筒１４ｂ（これらは図に向かっ
て下方で磁気回路的に接続され、上方に開口部を構成し
ている）で構成された第２の鉄心、３は開閉弁５の弁軸
５ａの延長線を取り巻くように第２の鉄心１４に巻回さ
れた第２のコイルであり、第２の鉄心１４と第２のコイ
ル３は第２の電磁石１１４を構成している。以上に説明
した第１の電磁石１１２と第２の電磁石１１４が互いに
その背面側を対向させた構造は、他の実施の形態でも使
用するが、説明の重複を避けるため、以下、電磁石の背
面連結と呼ぶ。１０１は第１の電磁石１１４、第２の電
磁石１１２、弁軸５ａなどを収納するケースである。

【００３１】１６は開閉弁５の弁軸５ａの端に軸受８２
を介して連結され、第１の電磁石１２の開口部１２ｃの
端面に平行な板状の第１の可動鉄心、７は可動鉄心１６
とケース１０１との間に装荷された第１スプリングであ
る。１８は第２の可動鉄心で、第２の電磁石１１４の開
口部１４ｃの端面に平行な板状で、非磁性体で構成した
連結軸１９を介して第１の可動鉄心１６と連結されてい
る。８は第２の可動鉄心１８とケース１０１との間に装
荷された第２スプリングである。連結軸１９は第１、第
２の鉄心１２、１４の中心を貫通して固定された非磁性
体の軸受け部材１１によって、摺動可能に支持されてい
る。第１の可動鉄心１６と第２の可動鉄心１８とは、第
１コイル１にも第２コイル３にも電流が流れていないと
き、第１の鉄心１２との軸方向の距離と第２の鉄心１４
との間の軸方向の距離が互いにほぼ等しくなるよう、第
１スプリング７と、第２スプリング８及び後述する第３
スプリング５ｄの強さが調整されている。第１スプリン
グ７と、第２スプリング８はこの発明に言う保持手段で
ある。

【００３２】次に、動作について図により説明する。図
１の第１の可動鉄心１６と第２の可動鉄心１８とは互い
に連結軸１９で連結された状態のまま、ケース１０１の
内部を図に向かって上下に移動することができる。軸受
８２の詳細断面を図２に示す。軸受８２は、第１の可動
鉄心１６の側に設けた窪み１６ａ（窪み１６ａの底部は
半径Ｒ１の半円形断面）と、この窪み１６ａに挿入され
る弁軸５ａの先端に形成された半径Ｒ２の半円形部５ｂ
とで構成される。ここで Ｒ１＞Ｒ２ である。即ち、
弁軸５ａは窪み１６ａの中で、ある角度範囲内で自由に
傾斜したり揺動したりすることができる。

【００３３】図１に於いて、弁軸５ａはその中間に固定
したスプリング受け板５ｃを有し、このスプリング受け
板５ｃとシリンダヘッド９との間に挿入した第３スプリ
ング５ｄにより、常に図の上方に押しつけられている。
したがって、弁軸５ａが第１の鉄心１６の軸受８２から
外れてしまう（窪み１６ａから飛び出す）ということは
ない。

【００３４】第１の電磁石１１２に通電されると、第１
の鉄心１６が上方に引きつけられて弁５が閉じる。第２
の電磁石１１４に通電されると、第２の鉄心１８が下方
に引きつけられて弁５が第３スプリング５ｄの力に抗し
て開かれる。弁軸５ａと第１の可動鉄心１６とが機械的
に固着されておらず、軸受８２により、ある角度の範囲
内で自由に折れ曲がる揺動可能な構造を備え、また、第
１，第２の可動鉄心１６，１８はその連結軸が軸受部材
１１によって支えられているので、摺動軸受１０が磨耗
して弁軸５ａが傾いても第１、第２の可動鉄心に無用の
力が働くことがなく、動きが固くなるということはな
い。また、軸受け部材１１の位置と第１、第２の可動鉄
心との位置が極めて近いので、第１、第２の可動鉄心１
６、１８が傾いて動きが悪くなるということがない。
そればかりか、軸受８２により弁軸５ａの先端の位置が
決まるので弁軸５ａそのものの動きもスムースとなる。

【００３５】第１、第２の可動鉄心１６、１８は、その
中央部に、内筒１２ｂ，１４ｂの内側に挿入される突起
部８５を持ち、これによって内筒と可動鉄心との接触対
向面積と、外筒と可動鉄心との接触対向面積とがほぼ等
しくなるように構成されている。こうすることで内筒１
２ｂ，１４ｂの厚みが薄くても磁路抵抗が低くなり、最
大の駆動力を引き出すことができる。図１に於いてスペ
ーサ８１は非磁性体の板と説明したが、その機能は第
１、第２の電磁石１１２、１１４が電磁力によって互い
にくっつくことがないように、それぞれの電磁石の位置
を確定することであるので、例えば、ケース１０１の内
側にケース１０１の壁を突出させ、スペースそのものは
空隙としてもよい。図１では第２可動鉄心１８にも窪み
があるが、これは製造上の理由から第１可動鉄心１６と
おなじものを逆向きに使用したためであり、窪みはあっ
てもなくてもよい。

【００３６】実施の形態２．この発明の実施の形態２に
よる弁の電磁駆動装置の構造断面図を図３に示す。図に
おいて従来と同じ又は相当部分には同符号を付してその
詳細な説明を省略する。３２は弁軸５ａまたはその延長
線の周囲に配置され、軸方向端部に弁軸５ａに対して傾
斜した面を有する第１の鉄心で、第１の外筒３２ａと第
１の内筒３２ｂ（これらは図の上方で磁気回路的に接続
され、図の下方に開口部を有している）で構成されてい
る。１は開閉弁５の弁軸５ａまたはその延長線の周囲に
第１の鉄心３２に巻回された第１のコイルであり、第１
の鉄心３２と第１のコイル１は第１の電磁石１１２を構
成している。３４は弁軸５ａまたはその延長線の周囲
に、第１の電磁石１１２に対して背面連結されて配置さ
れ、図の上方向に開口部を有し、その端部に弁軸５ａに
対して傾斜した面を有する第２の鉄心で、第２の外筒３
４ａと第２の内筒３４ｂ（これらは図の下方向で磁気回
路的に接続されている）で構成されている。３は開閉弁
５の弁軸５ａを取り巻くように第２の鉄心３４に巻回さ
れた第２のコイルであり、第２の鉄心３４と第２のコイ
ル３は第２の電磁石１１４を構成している。１０１は上
記電磁石や弁軸を収納するケースである。

【００３７】３６は開閉弁５の弁軸５ａの一端と軸受３
８２を介して連結され、第１の電磁石１１２の傾斜した
面に平行な傾斜面を持つ板状の第１の可動鉄心、７は第
１の可動鉄心３６とケース１０１との間に装荷された第
１スプリングである。軸受３８２は第１可動鉄心３６の
下方に固定された半球状の玉３８２ａの下面に弁軸５ａ
の平坦に加工した先端が押しつけられて構成されてい
る。３８は連結軸１９により第１の可動鉄心３６と連結
され、第２の電磁石１１４の傾斜した面に平行な傾斜面
を持つ板状の第２の可動鉄心、８は第２の可動鉄心３８
とケース１０１との間に装荷された第２スプリングであ
る。第１の可動鉄心３６の傾斜面３６ａは第１鉄心３２
の傾斜した面に平行するようにしてある。第２の可動鉄
心３８の傾斜面３８ａは第２鉄心３４の傾斜した面に平
行するようにしてある。第１、第２コイル１、３のいず
れにも通電されていないとき、第１の可動鉄心３６と第
１の鉄心３２の端面との距離と、第２の可動鉄心３８と
第２の鉄心３４との間の距離とが等しくなるように、第
１スプリング７と、第２スプリング８及び第３スプリン
グ５ｄの調整によって適当な位置に保持されている。第
１スプリング７と、第２スプリング８はこの発明に言う
保持手段である。

【００３８】第１、第２の鉄心３２、３４と第１、第２
の可動鉄心３６、３８の双方に対向して傾斜した面を設
けることにより、実質的な電磁吸引面積を増加し得るた
め、総磁束φが増加し、駆動力が増加して弁の開閉速度
が高くなるという効果が得られる。第１、第２の鉄心３
２、３４の端部の傾斜した面の傾斜角度は、何度であっ
てもそれなりに効果はあるものの、対向する面の面積を
大きくできるという点からはできるだけ大きい角度とし
たほうがよい。しかし、あまり大きくすると第１、第２
可動鉄心３６、３８の対向する面の部分の板厚を十分と
ることが難しくなるなどの問題があるので、開閉弁５の
軸方向に対して４５〜６０度程度とするのが好ましい。

【００３９】図３のものでは、仮に駆動力がもとのまま
でよいなら駆動力が増加する分だけ、対向面積を減らす
ことが出来るので、第１、第２可動鉄心３６、３８や第
１、第２の鉄心３２、３４の外径を小さくすることもで
きる。

【００４０】図３では第１、第２の鉄心３２、３４の外
筒３２ａ，３４ａと内筒３２ｂ，３４ｂの全てに傾斜面
を設けたが、それなりの効果の減少を容認するならば、
第１または第２の鉄心のいずれか一方だけにするとか、
外筒、内筒のいずれか一方だけにするとか、あるいは傾
斜した面と傾斜しない面を同時に設けるとか、組み合わ
せは自由に選択することが出来る。例えば、外筒、内筒
の何れか一つの全面または一部と、可動鉄心上のこれに
対向する部位に傾斜面を設けるようにしてもよい。外筒
の端面の全て又は一部と、可動鉄心上のこれに対向する
部位に傾斜面を設け、内筒の端面は直角としてもよい。
内筒の端面の全て又は一部と、可動鉄心上のこれに対向
する部位に傾斜面を設け、外筒の端面は直角としてもよ
い。また、上記は、第１の鉄心３２の側又は第２の鉄心
３４の側のいずれか一方のみに傾斜面を設けるようにし
てもよい。なお、軸受３８２は実施の形態１の図２のよ
うな形のものでもよいことは言うまでもない。

【００４１】実施の形態３．実施の形態２の鉄心端面の
傾斜は外筒と内筒とで逆方向の傾斜としてもよい。この
ように構成した弁の電磁駆動装置の断面を図４に示す。
図の符号は実施の形態２の図３と同じなので説明を省略
する。図４では第１可動鉄心３６と第２可動鉄心３８と
の外筒３２ａ，３４ａに対向する傾斜面が図３の場合に
比べて逆方向になっている。即ち、図３では可動鉄心の
外径側が第１可動鉄心は下方向、第２可動鉄心は上方向
に傾斜していたが、図４では可動鉄心の外径側が第１可
動鉄心は上方向、第２可動鉄心は下方向に傾斜してい
る。このように構成することで全体としての背の高さを
幾分小型化することができる。

【００４２】実施の形態４．実施の形態２の図３のもの
の磁束をさらに増大させる構成を図５に示す。図５に於
いて、５２ａは第１コイル１の下端より所定の長さだけ
下方に突き出た第１鉄心の外筒、５２ｂは第１コイル１
の下端より所定の長さだけ下方に突き出た第１鉄心の内
筒である。また、５４ａは第２コイル３の上端より所定
の長さだけ上方に突き出た第２鉄心の外筒、５４ｂは第
２コイル３の上端より所定の長さだけ上方に突き出た第
２鉄心の内筒である。

【００４３】外筒、内筒がともにコイルの端より所定の
長さだけ突き出ているので、コイルの端には内筒と外筒
が直接対向する部分（嵌合部という）が構成される。５
６は第１鉄心の前記嵌合部に嵌合される嵌合突起５６ａ
を有する第１可動鉄心、５７は第２鉄心の前記嵌合部に
嵌合される嵌合突起５７ａを有する第２可動鉄心であ
る。このような構成により第１鉄心と第１可動鉄心の表
面同士が接触している面積も、第２鉄心と第２可動鉄心
の表面同士が接触している面積も、ともに大きくなり、
磁気駆動力が増大する。なお、嵌合突起５６ａ，５８ａ
の高さは、嵌合後に嵌合突起がコイルに接触しない程度
とすることは言うまでもない。

【００４４】また、図５に於いて、５００はダンパーで
あり、ゴム、フェルトなどのクッション材を嵌合部の少
なくとも片方の面に接着し、可動鉄心５６，５８が鉄心
に吸着されるときにこのクッション材が圧縮されること
で吸着の衝撃音を和らげるものである。勿論ダンパー５
００があってもなくても電磁駆動性能に変わりはない。

【００４５】実施の形態５．この発明による、実施の形
態５の電磁駆動装置の断面の部分拡大図を図６に示す。
図示されていない部分及び、以下に特に説明しない部分
の構造は、実施の形態１の図１と同じ構造である。図に
於いて、６２は第１鉄心で、外筒６２ａと内筒６２ｂを
持ち、内筒６２ｂはコイル１の中程で切断されている。
６３１は樹脂製の筒型のボビンからなりコイル１の内側
に張りつけられている第１ガイドである。６４は第２鉄
心で、外筒６４ａと内筒６４ｂを持ち、内筒６４ｂはコ
イル３の中程で切断されている。６３２は樹脂製の筒型
のボビンからなりコイル３の内側に沿って（内筒の外周
に沿って）張りつけられている第２ガイドである。

【００４６】６６は第１の可動鉄心で外筒６２ａの端面
に対向する円板部と、突起部８５の周囲に円筒型に成形
したガイド部６６ａとを有している。６８は第２の可動
鉄心で外筒６４ａの端面に対向する円板部と、弁軸５ａ
の延長線の周囲に円筒型に成形したガイド部６８ａとを
有している。可動鉄心のガイド部６６ａと６８ａは、そ
れぞれ第１ガイド６３１、第２ガイド６３２の内部に摺
動可能に収納される。第１ガイド６３１、第２ガイド６
３２はいずれも可動鉄心の横方向へのぶれを防止するの
で、軸受としての機能を持つ、従って図６の場合、図に
は記載してあるが軸受部材１１は必ずしも必要ではな
い。

【００４７】第１ガイド６３１、第２ガイド６３２は可
動鉄心の案内のみでなく、第１コイル１、第２コイル３
を収納し易くする機能も備えている。第１ガイド６３
１，第２ガイド６３２には、コイルを巻回するために用
いられたボビン（巻き枠）そのものを利用してもよい。
なお、突起部８５の軸に直交する断面の面積は外筒の断
面積にほぼ等しくなるようにしている。

【００４８】図６では、第１、第２の鉄心の端面は弁軸
５ａに対して直角であるものを記載しているが、実施の
形態２の図３のように、内筒または外筒いずれか一方、
または両方の端面を傾斜させて駆動力を増加させること
ができる。例えば外筒６２ａと６４ａの端面を傾斜させ
たものを図７に示す。第１、第２の可動鉄心６６、６８
の端の部分は外筒の端面の傾斜に合わせて傾斜させる。
また、図７では第１、第２の可動鉄心６６、６８と連結
軸１９との接合部の突起８５の形状を図６のものとは逆
に窪ませてあるが、どちらの方法をとってもよい。

【００４９】以上の説明に於いて、内燃機関の吸・排気
弁を駆動するとして説明したが、この発明の電磁駆動装
置は、内燃機関用途に限定されるものではなく、気体圧
縮ポンプなど弁を有する各種の機器の弁の駆動に利用で
き、更に、配管の途中に用いるいわゆる電磁弁にも利用
出来ることは言うまでもない。なお、各実施の形態の説
明中で、第１、第２鉄心、第１、第２の可動鉄心は円形
であると説明しているが、必ずしも円形である必要はな
い。

【００５０】

【発明の効果】以上のようにこの発明の弁の電磁駆動装
置は、背面連結した第１，第２の電磁石の開口部に対向
して配置した第１，第２の可動鉄心を互いに連結し、軸
受け部材で支持し、弁軸は第１の可動鉄心と軸受で接続
したので、弁軸の傾きによって可動鉄心の動きが阻害さ
れることがないと言う効果が得られる。

【００５１】また、軸受け部材は鉄心に固定したので構
造が単純である。

【００５２】また、軸受け部材を非磁性体で構成したの
で、第１，第２鉄心が磁気的に完全に分離される。

【００５３】また、連結軸を非磁性体で構成したので、
第１，第２鉄心が磁気的に完全に分離され、また連結軸
に磁気力が作用することがない。

【００５４】また、第１，第２の電磁石の間に非磁性体
からなるスぺーサを挿入したので構造が堅固になる。

【００５５】また、弁軸と第１の可動鉄心とを揺動可能
な軸受でつないだので、可動鉄心の動きが弁軸の動きに
よって阻害されることがない。

【００５６】また、軸受は半円部を介して接触させてい
るので、ある角度の範囲内で自由に折れ曲がることがで
きる。

【００５７】また、第１又は第２鉄心の端面に傾斜した
面を設け、これに対向する可動鉄心の面にも同じ傾斜面
を設けたので吸着力を増大させることができる。

【００５８】また、可動鉄心の側に突起部を設け、これ
を内筒の内側に挿入するようにしたので、内筒と可動鉄
心間の磁路抵抗を減少させることができる。

【００５９】また、可動鉄心と内筒との対向面積と、可
動鉄心と外筒との対向面積とをほぼ等しくなるようにし
たので、最も効率よく吸着力を高めることができる。

【００６０】また、内筒の外側に樹脂製のガイドを設け
たので、可動鉄心の動きをスムースにすることができ
る。

【００６１】また、可動鉄心の突起部の断面積を外筒の
断面積とほぼ等しくしたので、最も効率よく吸着力を高
めることができる。

【００６２】また、内筒と外筒の端部はコイルの軸方向
長さよりも長く、この端部に対向する可動鉄心には前記
内筒と外筒の間に挿入される嵌合突起が設けられている
ので、吸着力を更に高めることができる。

【００６３】また、嵌合突起にはダンパーが装着されて
いるので、吸着時の衝撃音を和らげることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の弁の電磁駆動装置
の断面図である。

【図２】 図１のものの部分拡大図である。

【図３】 この発明の実施の形態２の弁の電磁駆動装置
の断面図である。

【図４】 実施の形態３による弁の電磁駆動装置の断面
図である。

【図５】 実施の形態４の弁の電磁駆動装置の断面図で
ある。

【図６】 実施の形態５の弁の電磁駆動装置の部分断面
図である。

【図７】 図６の弁の電磁駆動装置の変化例を示す図で
ある。

【図８】 従来の弁の電磁駆動装置の断面図である。

【図９】 図８のものの部分断面図である。

【図１０】 従来の弁の電磁駆動装置の構造の問題点を
説明するための図である。

【符号の説明】

１ 第１のコイル、 ３ 第２のコイル、 ５ 開閉弁
（弁）、５ａ 弁軸、 ５ｂ 半円部、 ５ｃ 固定
板、 ５ｄ 第３スプリング、７ 第１スプリング、
８ 第２スプリング、 ９ シリンダヘッド、１０ 摺
動軸受、 １１ 軸受部材、 １２、３２、６２ 第１
鉄心、１２ａ、３２ａ、６２ａ 第１の外筒、１２ｂ、
３２ｂ、６２ｂ 第１の内筒、 １２ｃ、 第１開口
部、１４、３４、６４ 第２鉄心、 １４ａ、３４
ａ、６４ａ 第２の外筒、１４ｂ、３４ｂ、６４ｂ 第
２の内筒、 １４ｃ 第２開口部、１６、３６、５６、
６６ 第１可動鉄心、１８、３８、５８、６８ 第２可
動鉄心、１９ 連結軸、 ５６ａ、５８ａ 嵌合突起、
６６Ｙ 可動鉄心の円筒状部分、 ８１ スペーサ、８
２、３８２ 軸受、 ８５ 突起部、 １１２ 第１の
電磁石、１１４ 第２の電磁石、 ３８２ａ 半球部、
６３１ 第１ガイド、６３２ 第２ガイド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関谷 睦生 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 松本 達也 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 上田 雅俊 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3G018 AB09 AB16 CA12 DA36 DA70 EA22 EA31 FA01 FA06 FA07 GA06 GA14 3H106 DA07 DA25 DB02 DB12 DB26 DB32 DC02 DD03 EE20 EE22 EE34 FA08 GA17 GC08 KK17 5E048 AA08 AB01 AC06 AD04 BA01

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気弁または排気弁の弁軸ま
   たはその延長線の周囲に配置するとともに、前記吸気弁
   または排気弁に近い側の軸方向端部に第１の開口部を有
   する第１鉄心と、この第１鉄心に巻回されたコイルとを
   含む第１の電磁石、 前記第１の電磁石の背面に、所定の距離を隔てて同軸上
   に配置され、前記吸気弁又は排気弁から遠い側の軸方向
   端部に第２の開口部を有する第２鉄心と、この第２鉄心
   に巻回されたコイルとを含む第２の電磁石、 前記弁軸と揺動可能に連結され前記第１の開口部に対向
   配置された板状の第１の可動鉄心、 前記第１の可動鉄心と連結軸を介して一体的に接続され
   前記第２の開口部に対向配置された板状の第２の可動鉄
   心、 前記第１、第２の電磁石のいずれにも給電されないと
   き、前記第１、第２の可動鉄心を前記第１、第２の開口
   部から、それぞれ等距離に保持する保持手段を備えたこ
   とを特徴とする弁の電磁駆動装置。
2. 【請求項２】 第１鉄心と第２鉄心を貫通して、少なく
   とも前記第１，第２の鉄心のいずれか一方に固定され、
   連結軸を摺動可能に支持する軸受け部材を備えたことを
   特徴とする請求項１に記載の弁の電磁駆動装置。
3. 【請求項３】 軸受け部材は非磁性体で構成されたこと
   を特徴とする請求項２に記載の弁の電磁駆動装置。
4. 【請求項４】 連結軸は非磁性体で構成されたことを特
   徴とする請求項１または２に記載の弁の電磁駆動装置。
5. 【請求項５】 第１の電磁石と第２の電磁石との間に非
   磁性体からなるスペーサを挿入したことを特徴とする請
   求項１に記載の弁の電磁駆動装置。
6. 【請求項６】 弁軸と第１の可動鉄心とを、揺動可能に
   連結する軸受を備えたことを特徴とする請求項１に記載
   の弁の電磁駆動装置。
7. 【請求項７】 軸受は、弁軸と第１の可動鉄心の一方に
   構成した半円部を介して互いに接触させたものであるこ
   とを特徴とする請求項６に記載の弁の電磁駆動装置。
8. 【請求項８】 第１の電磁石および第２の電磁石の少な
   くとも一方の鉄心は、弁軸の延長線の周りに同軸に配置
   され、片端が磁気的に結合されて他端に開口部を構成す
   る内筒と外筒で構成され、前記内筒又は外筒の少なくと
   も一方の端面に弁軸に対して傾斜した面を備えたことを
   特徴とする請求項１に記載の弁の電磁駆動装置。
9. 【請求項９】 第１の可動鉄心又は第２の可動鉄心は、
   第１の電磁石又は第２の電磁石の内筒の内側に挿入され
   る突起部を備えたことを特徴とする請求項８に記載の弁
   の電磁駆動装置。
10. 【請求項１０】 内筒の内側に挿入される突起部は、そ
    の長さが、前記第１、第２の内筒と前記第１、第２の可
    動鉄心との対向面積が、前記第１、第２の外筒と前記第
    １、第２の可動鉄心との対向面積にほぼ等しくなる長さ
    に構成されたことを特徴とする請求項９に記載の弁の電
    磁駆動装置。
11. 【請求項１１】 内筒の軸方向長さは外筒の軸方向長さ
    よりも短い長さに構成され、かつ、前記内筒の外周側で
    コイルの内周面に沿う樹脂製ガイドを備えたことを特徴
    とする請求項８に記載の弁の電磁駆動装置。
12. 【請求項１２】 突起部の弁軸に直交する断面の面積
    は、外筒の弁軸に直交する面での断面積にほぼ等しくな
    るように構成されたことを特徴とする請求項１１に記載
    の弁の電磁駆動装置。
13. 【請求項１３】 内筒と外筒の端部はコイルの軸方向長
    さよりも長く、この端部に対向する可動鉄心には前記内
    筒と外筒の間に挿入される嵌合突起が設けられたことを
    特徴とする請求項８に記載の弁の電磁駆動装置。
14. 【請求項１４】 嵌合突起にはダンパーが装着されてい
    ることを特徴とする請求項１３に記載の弁の電磁駆動装
    置。