| 【発明の名称】 |
電磁駆動弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】西田 秀之
【氏名】岩下 義博
【氏名】松本 功
【氏名】勝間田 正司
【氏名】田中 正明
【氏名】四重田 啓二
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| 【要約】 |
【課題】本発明はゼロラッシュアジャスタを備えた電磁駆動弁に関し、起動時にアーマチャが中立位置からずれていても円滑に駆動させることを目的とする。
【解決手段】弁体１２と、アッパコア６０及びロアコア６４に配設される電磁石５８、６２で交互に吸引されることにより弁体１２を開閉駆動するアーマチャ５６と、弁体１２とアーマチャ５６との間に介装され、油圧が供給されることにより弁体１２とアーマチャ５６との間隔変化に追従して伸長するゼロラッシュアジャスタ４０を備え、アッパコア６０及びロアコア６４の少なくとも一方の位置を変位させる位置可変手段１５８を設けた電磁駆動弁１０である。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 軸方向に変位可能な弁体と、開弁用電磁石及び閉弁用電磁石で交互に吸引されることにより前記弁体を開閉駆動するアーマチャと、前記弁体と前記アーマチャとの間に介装され、油圧が供給されることにより弁体とアーマチャとの間隔変化に追従して伸長するゼロラッシュアジャスタを備えた電磁駆動弁であって、前記開弁用電磁石及び前記閉弁用電磁石の少なくとも一方を前記軸方向に変位させる位置可変手段を設けたことを特徴とする電磁駆動弁。
【請求項２】 前記位置可変手段は前記アーマチャを前記開弁用電磁石及び前記閉弁用電磁石との略中央に位置にするように変位させることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電磁駆動弁に係り、特に、弁体とアーマチャとの間に介装された油圧式ゼロラッシュアジャスタを備える電磁駆動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば特開平１０−２５２４２６号に開示される電磁駆動弁が公知である。この電磁駆動弁は、内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体と、弁体に連結されたアーマチャと、アーマチャに弁体の開弁方向及び閉弁方向の電磁力をそれぞれ付与するロアコアに配設される開弁用電磁石及びアッパコアに配設される閉弁用電磁石を備えている。従って、前記従来の電磁駆動弁によれば、各電磁石を交互に励磁することにより弁体を全開位置と全閉位置との間で開閉駆動することができる。
【０００３】また、上記従来の電磁駆動弁は、アーマチャが閉弁用電磁石に吸引され、かつ弁体が弁座に着座した状態で、アーマチャと弁体との間に隙間が形成されるように構成されている。かかる構成によれば、弁体の膨張や、弁体と弁座との着座面の摩耗により弁体とアーマチャとの相対変位が生じた場合にも、上記隙間によりその相対変位を吸収することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の電磁駆動弁の如く弁体とアーマチャとの間に隙間が形成されると、弁体を開弁させる際にアーマチャが弁体に衝突する際に衝突音が発生し、電磁駆動弁の作動音が増大してしまう。かかる作動音の増大を防止するため、弁体とアーマチャとの間に油圧式のゼロラッシュアジャスタを設けることが考えられている。ゼロラッシュアジャスタは、弁体とアーマチャとの相対変位に応じて伸縮する機構である。かかるゼロラッシュアジャスタを設けることで、弁体とアーマチャとの間に隙間が生じるのを防止して作動音を低減することができる。
【０００５】しかし、内燃機関が駆動されていない時、すなわち弁体の休止時には、上記ゼロラッシュアジャスタへの給油は停止されており、駆動時よりも収縮した状態となっている。この影響はアーマチャにまで及んでおりアーマチャの停止位置が本来の中立位置からずれている。すなわち、アーマチャの位置がロアコア側に下がっている。
【０００６】そのため、前記電磁石に励磁電流を供給してもアーマチャと電磁石との位置関係が変化しているため、アーマチャへの電磁力が過大となるか又は不足した状態になり、アーマチャを効率良く駆動することができなくなる。また、閉弁用電磁石と開弁用電磁石に通常時とは異なる励磁電流を印加することにより、アーマチャの位置ずれの影響を解消することも考えられるが、この場合は電磁駆動弁の駆動制御が複雑となり、更には消費電力が増大するといった新たな問題が生じてしまう。
【０００７】本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、アッパコア及びロアコアの少なくとも一方の位置を可変とすることにより、ゼロラッシュアジャスタに充分な油圧が供給されない状態でも弁体を適正に駆動することができる電磁駆動弁を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、軸方向に変位可能な弁体と、開弁用電磁石及び閉弁用電磁石で交互に吸引されることにより前記弁体を開閉駆動するアーマチャと、前記弁体と前記アーマチャとの間に介装され、油圧が供給されることにより弁体とアーマチャとの間隔変化に追従して伸長するゼロラッシュアジャスタを備えた電磁駆動弁であって、前記開弁用電磁石及び前記閉弁用電磁石の少なくとも一方を前記軸方向に変位させる位置可変手段を設けたことを特徴とする電磁駆動弁により達成される。
【０００９】請求項１記載の発明において、前記開弁用電磁石及び前記閉弁用電磁石の少なくとも一方の位置を変位させることで、前記開弁用電磁石及び前記閉弁用電磁石とアーマチャとの位置関係を変えることができる。そのため、アーマチャとの位置関係がずれている時には、前記開弁用電磁石或いは前記閉弁用電磁石を変位させることでそのずれを解消できる。
【００１０】また、請求項２に記載する如く、請求項１記載の発明において、前記位置可変手段は前記アーマチャを前記開弁用電磁石及び前記閉弁用電磁石との略中央に位置にするように変位させるこことすることができる。したがって、ゼロラッシュアジャスタへの油圧が不足している場合でも弁体を効率的に駆動することができる。
【００１１】
【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弁１０の全体構成を示す。図１に示す如く、電磁駆動弁１０は弁体１２を備えている。弁体１２は内燃機関の吸気弁又は排気弁として構成されている。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にはポート１８が形成されている。ポート１８の燃焼室１４への開口部には、弁体１２に対する弁座２０が形成されている。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。
【００１２】ロアヘッド１６の上部には、断熱プレート２２を介してシリンダヘッドスペーサ２４が配設されている。断熱プレート２２は、例えばベークライト等の断熱材料から構成されたシート状の部材であり、燃焼室１４で発生した高熱がロアヘッド１６からシリンダヘッドスペーサ２４へ伝達されるのを抑制する機能を有している。シリンダヘッドスペーサ２４の更に上部には、アッパヘッド２５が固定されている。
【００１３】弁体１２は上方に伸びる弁軸２６を備えている。弁軸２６はバルブガイド２８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２８はロアヘッド１６に保持されている。ロアヘッド１６の弁軸２６の略上半分を囲む部位には、円筒状に形成されたスプリング保持空間３０が設けられている。バルブガイド２８の上端部はスプリング保持空間３０の内部に露出している。スプリング保持空間３０内のバルブガイド２８の上端部近傍の周囲には、バルブステムシール３１が装着されている。
【００１４】弁軸２６の上端部近傍には、コッタ３２が装着されている。コッタ３２は図１中上方ほど大径となるくさび状の外周面を有し、内周面には内向きの突起が設けられた略円筒状の部材である。コッタ３２内周面の突起は、弁軸２６の外周面に設けられた凹部に嵌合されている。また、コッタ３２の外周にはロアリテーナ３４が嵌着されている。
【００１５】スプリング保持空間３０の底面にはスプリングシート３６が配設されている。スプリングシート３６とロアリテーナ３４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３８が配設されている。ロアスプリング３８はロアリテーナ３４を介して弁体１２を上向き、即ち、弁座２０に向かう方向に付勢している。以下、弁体１２が弁座２０に向かう方向を閉弁方向と称し、また、弁体１２が弁座２０から離れる方向を開弁方向と称する。
【００１６】弁軸２６の上方には、ゼロラッシュアジャスタ４０を隔てて、アーマチャシャフト４２が弁軸２６と同軸に配設されている。すなわち、アーマチャシャフト４２と弁軸２６とは所定距離を持って離間され、この離間部分にゼロラッシュアジャスタ４０が同軸的に介装されている。このゼロラッシュアジャスタ４０の構成については後に詳細に説明する。アーマチャシャフト４２の上端部には、上記コッタ３２と上下対称の構成を有するコッタ４４が装着されている。コッタ４４の周囲には、アッパリテーナ４６が嵌着されている。アッパリテーナ４６の上面には、アッパスプリング４８の下端部が当接している。アッパスプリング４８の周囲には、円筒状のアッパケース５０が配設されている。アッパケース５０の上部にはアジャスタボルト５２が螺着されている。アッパスプリング４８の上端部はスプリングガイド５４を介してアジャスタボルト５２に当接している。アッパスプリング４８はアッパリテーナ４６を介してアーマチャシャフト４２を下向きに付勢している。
【００１７】アーマチャシャフト４２の軸方向中央部の外周にはアーマチャ５６が接合されている。アーマチャ５６は軟磁性材料により構成された円盤状の部材である。アーマチャ５６の上方にはアッパコイル５８及びアッパコア６０が配設されている。また、アーマチャ５６の下方にはロアコイル６２及びロアコア６４が配設されている。アッパコイル５８及びロアコイル６２はそれぞれ、アッパコア６０及びロアコア６４に形成された環状溝６０ａ及び６４ａに収容されている。
【００１８】アッパコア６０及びロアコア６４はそれぞれ、その中央部を貫通する貫通穴６０ｂ及び６４ｂを備えている。アッパコア６０の貫通穴６０ｂの上端にはアッパブッシュ６６が配設されている。また、ロアコア６４の貫通穴６４ｂの下端にはロアブッシュ６８が配設されている。アーマチャシャフト４２はアッパブッシュ６６及びロアブッシュ６８により軸方向に摺動可能に保持されている。また、アッパコア６０の上端部及びロアコア６４の下端部には、それぞれ、フランジ部６０ｃ及び６４ｃが設けられている。
【００１９】シリンダヘッドスペーサ２４には、その上下を貫通する円筒状のラッシュアジャスタ保持空間２４ａが、上記スプリング保持空間３０と同軸に形成されている。ラッシュアジャスタ保持空間２４ａの内部には、上記したゼロラッシュアジャスタ４０が保持されている。シリンダヘッドスペーサ２４の上面のラッシュアジャスタ保持空間２４ａの開口部近傍には、上向きに隆起した隆起部２４ｂが設けられており、更に、隆起部２４ｂの頂部には円筒部２４ｃが形成されている。
【００２０】アッパヘッド２５には、その上下を貫通する円筒状のコア保持空間２５ａが、上記スプリング保持空間３０及びラッシュアジャスタ保持空間２４ａと同軸に形成されている。アッパコア６０はそのフランジ部６０ｃがシム７０を介してアッパヘッド２５に当接し、また、ロアコア６４はそのフランジ部６４ｃがアッパヘッド２５に当接するように、それぞれコア保持空間２５ａに挿入されている。アッパコア６０のフランジ部６０ｃは、アッパヘッド２５と、アッパケース５０の下端部に形成されたフランジ部５０ａとの間に挟持されている。そして、アッパケース５０及びロアブラケット７２が固定ボルト７４、７６によりアッパヘッド２５に固定されることで、アッパコア６０はアッパヘッド２５に固定されている。一方、ロアコア６４のフランジ部６４ｃは、アッパヘッド２５とロアブラケット７２との間を軸方向に変位可能に保持されている。この構成については後述する。なお、上記したアジャスタボルト５２によって、アッパコア６０とロアコア６４との間のアーマチャ５６の位置が調整可能にされている。
【００２１】シリンダヘッドスペーサ２４には、互いに連通する油供給路８０及び８２が設けられている。また、油供給路８２はラッシュアジャスタ保持空間２４ａの所定位置に開口している。シリンダヘッドスペーサ２４には、更に、油回収穴８４が設けられている。油回収穴８４は、その上端がシリンダヘッド２４の隆起部２４ｂの周囲近傍に開口し、下端がスプリング保持空間３０内へ開口するように、シリンダヘッドスペーサ２４を上下に貫通している。なお、油回収穴８４の上部は、加工穴８４ａ、８４ｂにより構成されることで、シリンダヘッドスペーサ２４上面への開口面積が大きく確保されている。
【００２２】次に、電磁駆動弁１０の通常の駆動時における動作について説明する。アッパコイル５８に励磁電流が供給されると、アッパコイル５８が発生する磁束によってアーマチャ５６にはアッパコア６０に向かう方向の電磁力が作用する。このため、図１に示されている如く、アーマチャ５６はアッパスプリング４８による付勢力に抗してアッパコア６０に当接するまで変位する。以下、アーマチャ５６がアッパコア６０に当接する位置を、アーマチャ５６、アーマチャシャフト４２、又は弁体１２の閉弁側変位端と称する。この状態では、弁体１２が弁座２０に着座することで、弁体１２は閉弁状態となる。
【００２３】このように弁体１２が閉弁された状態で、アッパコイル５８への励磁電流の供給が停止されると、アーマチャ５６を閉弁側変位端に保持するのに必要な電磁力は消滅する。このため、アッパコイル５８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４２は弁体１２と共に、アッパスプリング４８に付勢されることにより下方へ向けて変位を開始する。このため、弁体１２が弁座２０から離座することで弁体１２は開弁される。アーマチャシャフト４２の変位量が所定値に達した時点でロアコイル６２に励磁電流が供給されると、アーマチャ５６をロアコア６４に向けて付勢する電磁力が発生する。
【００２４】アーマチャ５６に対して上記電磁力が作用すると、アーマチャ５６はロアスプリング３８の発する付勢力に抗してロアコア６４に当接するまで変位し、弁体１２の開弁方向への変位量は最大となる。以下、アーマチャ５６がロアコア６４に当接した位置を、アーマチャ５６、アーマチャシャフト４２、又は弁体１２の開弁側変位端と称す。かかる状態で、ロアコイル６２への励磁電流の供給が停止されると、アーマチャ５６を開弁側変位端に保持するのに必要な電磁力が消滅する。このため、弁体１２及びアーマチャシャフト４２はロアスプリング３８の発する付勢力により上方へ変位を開始する。これらの変位量が所定値に達した時点でアッパコイル５８に励磁電流が供給されると、アッパコイル５８が発する電磁力によりアーマチャ５６はアッパコア６０へ向けて、アッパコア６０に当接するまで変位する。アーマチャ５６がアッパコア６０に当接した状態では、弁体１２が弁座２０に着座することで、弁体１２は再び閉弁状態となる。
【００２５】このように、本実施例の電磁駆動弁によれば、アッパコイル５８とロアコイル６２とに、交互に適当なタイミングで励磁電流を供給することにより、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駆動させることができる。本実施例において、ゼロラッシュアジャスタ４０は油供給路８０，８２から油圧を受けて、アーマチャシャフト４２と弁軸２６の間隔変化に追従して伸長し、両者の間に隙間が発生するのを防止する機能を有している。以下、ゼロラッシュアジャスタ４０について説明する。
【００２６】図２は、ゼロラッシュアジャスタ４０及びその周辺部分を示す拡大断面図である。なお、図２は、アーマチャ５６がアッパコア６０に当接した（すなわち、弁体１２が閉弁した）状況下で実現される状態を示す。図２に示す如く、ゼロラッシュアジャスタ４０は、プランジャボディ１００を備えている。プランジャボデイ１００は、ラッシュアジャスタ保持空間２４ａ内に軸方向に摺動可能に配設されている。プランジャボディ１００は一端（図２においては下端）が閉じた略円筒状の部材である。プランジャボディ１００は、その内部に、下端部に設けられたスプリング保持部１００ａと、スプリング保持部１００ａに比して大径に形成されたプランジャ保持部１００ｂとを備えている。
【００２７】プランジャボディ１００のプランジャ保持部１００ｂには、プランジャ１０２が軸方向に摺動可能に配設されている。プランジャ１０２の図２における下底面と、スプリング保持部１００ａの下底面との間には、油圧室１０４が画成されている。プランジャ１０２は、その外周面に、プランジャ保持部１００ｂの内周面に対して摺動する大径部１０２ａと、図２における上端部に設けられた小径部１０２ｂとを備えている。一方、プランジャ収容部１００ｂの内周面の上端には、ストッパリング１０６が圧入されている。ストッパリング１０６は、プランジャ１０２の大径部１０２ａの外径に比して小さな内径を有している。従って、プランジャ１０２のプランジャ保持部１００ｂ内部における上向きの変位は、大径部１０２ａと小径部１０２ｂとの間の段差と、ストッパリング１０６とが当接することにより規制される。プランジャ１０２は、また、上方に向けて開口するリザーバ室１０８、及び、リザーバ室１０８と油圧室１０４とを連通する連通路１１０を備えている。
【００２８】油圧室１０４には、リテーナ１１２及びプランジャスプリング１１４が配設されている。プランジャスプリング１１４は、リテーナ１１２を介してプランジャ１０２を上向きに付勢している。リテーナ１１２の内側にはチェックボール１１６及びチェックボールスプリング１１８が配設されている。チェックボールスプリング１１８は、チェックボール１１６を連通路１１０の開口部に向けて付勢している。チェックボール１１６及びチェックボールスプリング１１８は、油圧室１０４側がリザーバ室１０８側に比して低圧になった場合にのみ開弁するチェックバルブとして機能する。
【００２９】ゼロラッシュアジャスタ４０は、また、リザーバキャップ１２０を備えている。リザーバキャップ１２０は一端（図１における下端）が閉じた円筒状の部材である。リザーバキャップ１２０は、その底面がプランジャ１０２の上端面に当接するように、ラッシュアジャスタ保持空間２４ａ内に摺動可能に配設されている。リザーバキャップ１２０の下底面には、その一部が切り欠かれてなるオーバフローリセス１２２が設けられている。オーバーフローリセス１２２は、リザーバ室１０８と常時連通している。
【００３０】アーマチャシャフト４２の下端面は、リザーバキャップ１２０の内側底面に当接している。一方、弁軸２６の上端面は、プランジャボディ１００の外側底面に当接している。また、油供給路８２は、図２に示す状態（すなわち、アーマチャ５６がアッパコア６０に当接し、弁体１２が閉弁した状態）で、オーバフローリセス１２２と最適状態で連通するように、ラッシュアジャスタ保持空間２４ａの内周面に開口している。
【００３１】次に、ゼロラッシュアジャスタ４０の動作を説明する。図２に示す状態において、アッパコイル５８への通電が遮断されると、上記の如く、アーマチャシャフト４２には開弁方向の付勢力が作用する。この開弁方向の力はリザーバキャップ１２０からプランジャ１０２に伝達される。プランジャ１０２に伝達される力がプランジャスプリング１１４の付勢力を越えると、プランジャ１０２が下向きに押圧されることで、油圧室１０４内の油が加圧される。このため、油圧室１０４の油圧がリザーバ室１０８の油圧に比して高圧となり、連通路１１０はチェックボール１１６により閉塞される。連通路１１０が閉塞されると、油圧室１０４とリザーバ室１０８との間の油の授受は禁止される。このため、プランジャ１０２に伝達された駆動力は油圧室１０４を介してプランジャボディ１００に伝達され、アーマチャシャフト４２及び弁体１２と共に開弁方向に変位する。ゼロラッシュアジャスタ４０が開弁方向に変位する過程では、油圧室１０４の油が加圧されることで、プランジャ１０２とプランジャボディ１００との摺動面を介して油圧室１０４から油が徐々に漏出し、ラッシュアジャスタ４０は油の漏出分に相当する僅かな量だけ収縮する。
【００３２】アーマチャ５６がロアコア６４に当接するまで変位し、ロアコイル６２への通電が停止されると、アーマチャ５６は閉弁方向に変位を開始する。そして、弁体１２が弁座２０に着座すると、プランジャボディ１００にロアスプリング３８の付勢力は作用しなくなる。一方、弁体１２が弁座２０に着座した後も、アーマチャ５６は、弁体１２が開弁方向に変位する過程でのラッシュアジャスタ４０の収縮分に相当する微小量だけ更に閉弁方向に変位するのでここに僅かな隙間が発生する。この場合、プランジャ１０２はプランジャスプリング１１４の付勢力によりリザーバキャップ１２０に追従して、プランジャボディ１００に対して上向きに摺動しようとし、油圧室１０４内の油圧は低下する。そして、油圧室１０４がリザーバ室１０８よりも低圧になると、チェックボール１１６が連通路１１０の開口部から離座することで、油圧室１０４とリザーバ室１０８とが連通する。上述の如く、弁体１２が弁座２０に着座した状態では、油供給路８２とオーバーフローリセス１２２とが連通する。このため、油圧室１０４とリザーバ室１０８とが連通すると、油供給路８２からリザーバ室１０８を経て油圧室１０４に油が供給されることで、プランジャ１０２はリザーバキャップ１２０に当接した状態を維持しながら上向きに摺動するようになっている。
【００３３】上述の如く、ゼロラッシュアジャスタ４０は、弁体１２が開弁し、ロアスプリング３８の付勢力に対する反力としてリザーバキャップ１２０からプランジャボディイ１００に開弁方向の力が作用する状態、つまり、ゼロラッシュアジャスタ４０に圧縮力が作用する状態では、僅かずつ収縮しながらアーマチャシャフト４２及び弁体１２と共に変位し、弁体１２が弁座２０に着座し、プランジャボディイ１００に閉弁方向の力が付与されない状態、つまり、ゼロラッシュアジャスタ４０に圧縮力が作用しない状態では、プランジャ１０２がプランジャボディイ１００に対して摺動するのを許容する機能を有する機構である。かかるゼロラッシュアジャスタ４０の機能により、弁体１２は閉弁した際に弁体１２とアーマチャシャフト４２との間に隙間が生ずることが防止される。
【００３４】また、弁体１２とロアヘッド１６との熱膨張差や弁体１２と弁座２０との着座面の摩擦に起因して生ずる弁軸２６とアーマチャシャフト４２との間隔変化は、時間的に穏やかに生ずるものであり、弁体１２が全閉位置と全開位置とを一往復する間に生ずる間隔変化量は極く僅かである。このため、かかる間隔変化は弁体１２が開弁している状態で僅かに収縮したゼロラッシュアジャスタ４０が弁体１２が閉弁した際に伸長する過程で吸収されることとなる。
【００３５】従って、本実施例の電磁駆動弁１０によれば、アーマチャシャフト４２と弁軸２６との間に隙間を生じさせることなく、弁体１２を全閉位置と全開位置との間で確実に駆動することができる。このように、ゼロラッシュアジャスタ４０は、弁体１２が全閉位置近傍に達した際に、油圧量給路８０、８２から油が供給されることでプランジャボディイ１００がプランジャ１０２に対して摺動し、アーマチャ５６及び弁体１２が全閉位置に達した際に弁体１２とアーマチャシャフト４２との間に生ずるのを防止する。なお、アーマチャ５６及び弁体１２が全閉位置に達した際に弁体１２とアーマチャシャフト４２との間に生ずる隙間がゼロラッシュアジャスタ４０により解消された状態を、ゼロラッシュ状態と称す。また、ゼロラッシュ状態においてアッパコイル５８及びロアコイル６２への通電が中止され、アーマチャ５６がアッパスプリング４８とロアスプリング３８とに保持される状態でのアーマチャ５６の位置を、以下、アーマチャ５６の中立基準位置と称す。
【００３６】しかしながら、内燃機関のイグニッションスイッチがオフの状態ではアッパコイル５８及びロアコイル６２の何れにも通電が行われないため、アーマチャ５６は中立位置に保持され、ゼロラッシュアジャスタ４０に対する油圧供給は行われない。一方、アーマチャ５６が中立位置に保持された状態では、ゼロラッシュアジャスタ４０にはアッパスプリング４８及びロアスプリング３８により圧縮力が作用する。このため、プランジャボディイ１０２とプランジャ１００との間の摺動面を経て油圧室１０４から油が漏出することで、ゼロラッシュアジャスタ４０は軸方向に次第に収縮することになる。この場合、アーマチャ５６の位置は中立基準位置からロアコア６４側に変化することになる。
【００３７】ところで、内燃機関の始動時には弁体の開閉駆動を開始するための準備として、初期駆動制御と称される初期の駆動準備が行われる。この初期駆動制御は閉弁用のロアコイル６２及び開弁用のアッパコイル５８を交互に励磁することによりバネ質量系の固有振動を励磁することで、中立位置にあるアーマチャ５６を全閉位置又は全開位置まで変位させるものある。
【００３８】しかし、上述の如くのアーマチャ５６が中立基準位置からロアコア６４側に変化した状態で、アーマチャ５６が中立基準位置にある時と同様にアッパコイル５８及びロアコイル６２に励磁電流を供給してもアーマチャ５６とアッパコア６０及びロアコア６４との位置関係が変化しているため、アーマチャへの電磁力が過大となるか又は不足した状態になり、アーマチャ５６を確実に閉弁又は開弁位置に変位させることができない。さらに、アーマチャ５６が中立基準位置からずれた状態では、アーマチャ５６を効率良く駆動できず、通常動作を行うことも困難となる。その結果、弁体１２の開閉動作が不充分となるばかりか、作動音の発生、周辺部材の磨耗といった問題を生じる原因ともなる。
【００３９】そこで、本実施例の電磁駆動弁１０は、ロアコア６４及びアッパコア６０の少なくとも一方を位置可変として、かかる問題を解消している。すなわち、本電磁駆動弁１０はアーマチャ５６の位置ずれを修正する機能を有し、初期駆動制御及びこれに続く通常駆動が円滑になされ得る点に特徴を有している。図３は図１のアーマチャ５６の周辺の要部を模式的に示す拡大図である。なお、図３において図１と同一部分には同一符号が付されている。また、図３は電磁駆動弁１０のゼロラッシュ状態を示している。
【００４０】図３に示す如く、アッパヘッド２５の下部には環状溝１５０がコア保持空間２５ａを取り囲むように形成されている。環状溝１５０の開口部はロアコア６４のフランジ部６４ｃにその上方から対向している。環状溝１５０内には環状のリングピストン１６０が収容されている。リングピストン１６０の外周面及び内周面にはそれぞれ２個ずつのシールリング１６２、１６３が配置されている。これらシールリング１６２、１６３により、リングピストン１６０は環状溝１５０に対して液密状態で軸方向に摺動することができる。リングピストン１６０は下方に突出したときにフランジ部６４ｃに当接して、フランジ部６４ｃを下方に押圧する。環状溝１５０の上底面には油圧供給路１５２が開口している。油圧供給路１５２は油圧供給源１５４からの油圧を環状溝１５０のリングピストン１６０より上部側に供給する。環状溝１５０に油圧が供給されるとリングピストン１６０を下方に押し出す押圧力が発生する。
【００４１】ロアブラケット７２はロアコア６４の上記フランジ部６４ｃの下底面に対向するリング状のアーム部７２ａを供えている。フランジ部６４ｃの下底面とアーム部７２ａとの間には支持スプリング１７０が配設されている。上記リングピストン１６０が環状溝１５０内から突出していない時には、支持スプリング１７０とアッパコア２５との間でフランジ部６４ｃが挟持される。この状態でのロアコア６４の位置を、以下、ロアコア６４の原位置と称す。図３に示す如く、ゼロラッシュ状態ではロアコア６４は原位置に保持されている。一方、油圧が環状溝１５０に供給されリングピストン１６０が下方に突出した時には、リングピストン１６０の押圧力を受け縮んだ支持スプリング１７０とリングピストン１６０との間でフランジ部６４ｃが挟持される。
【００４２】また、油圧供給路１５２には油圧を検出する油圧センサ１５６が配設されている。電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５８は油圧センサ１５６の出力信号を受けて油圧供給源１５４から油圧供給路１５２に供給される油圧を監視し、リングピストン１６０に必要な押圧力が付与されるように制御を行う。ところで、上記支持スプリング１７０のバネ定数Ｋとすると、バネの変位量Ｘとバネに加えられる力Ｆとの関係はＦ＝Ｋ×Ｘである。リングピストン１６０が支持スプリング１７０に抗してフランジ部６４ｃを下方に押圧する力Ｆは、油圧供給路１５２からの油圧を受ける上記リングピストン１６０の上面の面積と油圧供給路１５２の油圧値から求められる。バネ定数Ｋを予め確認しておけば、上記油圧値とバネ定数Ｋに基づいて変位量Ｘを求めることができる。この変位量Ｘはリングピストン１６０がフランジ部６４ｃを介してロアコア６４を押し下げた量となる。したがって、ＥＣＵ１５８は油圧供給源１５４からの油圧値により、ロアコア６４の変位量を制御できることになる。
【００４３】次に、上記図３及び図４により、ゼロラッシュアジャスタ４０がゼロラッシュ状態から縮んだためにアーマチャ５６が中立基準位置からずれた状態から本発明の電磁駆動弁１０を起動する動作について説明する。なお、図４はゼロラッシュアジャスタ４０がゼロラッシュ状態から収縮するのに応じて、リングピストン１６０がロアコア６４を下方に押し下げた状態を示す図である。
【００４４】内燃機関のイグニッションスイッチがオフされると、電磁駆動弁１０のアッパコイル５８及びロアコイル６２のへの通電が止まり、ゼロラッシュアジャスタ４０への油圧供給も止まる。この場合、上述の如くゼロラッシュアジャスタ４０は、軸方向に圧縮力を受けることにより収縮し、かかるゼロラッシュアジャスタ４０の収縮に伴って、アーマチャ５６は中立基準位置からロアコア６４側へ変位する。
【００４５】そこで、本実施例では、電磁駆動弁１０が図４に示されるようにアーマチャ５６の中立ずれを解消することとしている。すなわち、本実施例において内燃機関のイグニッションスイッチがオンされると、速やかに油圧供給源１５４から所定圧の油を油圧供給路１５２を介して環状溝１５０の上部側に供給する。これによりリングピストン１６０が下方に突出して、フランジ部６４ｃに当接し、ロアコア６４を下方に所定量だけ変位させる。
【００４６】なお、アーマチャ−５６が中立基準位置から距離Ｌだけ下方に変位をしたとすると、ここでのロアコア６４の下方への変位量は２Ｌとなる。この距離Ｌは、例えば実験的に又はゼロラッシュアジャスタ４０の構成に基づいて予め知ることができる値であるから、電磁駆動弁１０の駆動開始持にロアコア６４が下方に変位すべき変位量２Ｌを設定できる。
【００４７】上述したように、支持スプリング１７０のバネ定数Ｋと、ここでのロアコア６４の変位量２Ｌから必要とされる押圧力Ｆを定めることができる。そして、この押圧力Ｆを発生させるために、油圧を受けるリングピストン１６０の上面の面積から、油圧供給路１５２から供給されるべき油圧を決定できる。本実施例では、油圧センサ１５６及びＥＣＵ１５８が配設されている。ＥＣＵ１５８は油圧供給路１５２からの油圧が上記押圧力Ｆを生じる所定圧に達したとき、これを保持するように制御する。すなわち、ＥＣＵ１５８はフランジ部６４ｃを下方に押圧するのに必要な押圧力Ｆが生じる油圧値が検出された時にこれを保持するように油圧制御を行う。したがって、図４で示す如く、アーマチャ５６をアッパコイル５８とロアコイル６２の略中央位置で維持できる。
【００４８】図４に示される状態では、アッパコイル５８とロアコイル６２からの距離が等しくなるので、前述した初期駆動制御を適正に実行することが可能となる。この後、ＥＣＵ１５８により油圧供給路１５２から環状溝１５０への油圧の供給が停止されると、支持スプリング１７０の付勢力によりロアコア６４は原位置に戻される。この時にゼロラッシュアジャスタ４０に十分な油圧が供給されていれば、アーマチャ５６は中立基準位置になるので直ちに通常の弁体１２の開閉駆動を開始することができる。
【００４９】ところで、上記のように初期駆動制御が完了したときに、ゼロラッシュアジャスタ４０へ供給される油圧が所定値まで上昇していない場合も想定される。この場合に、ロアコア６４を原位置に戻すと、ゼロラッシュアジャスタ４０の伸長不足で再びアーマチャ５６が中立基準位置からずれた状態となる。この状態で弁体１２の開閉駆動を開始しても、前述したアーマチャ５６の駆動不良の問題が発生する虞がある。
【００５０】そこで、上記ＥＣＵ１５８がゼロラッシュアジャスタ４０への油圧をも合わせて監視して、ゼロラッシュアジャスタ４０へ供給される油圧が所定値に達するまではロアコア６４を下方に変位させた状態を保持するようにしてもよい。ＥＣＵ１５８がこのような制御を行えば、ゼロラッシュアジャスタ４０への油圧が不足している場合でも、初期駆動制御に続いて弁体１２の開閉駆動を適正に開始できる。そして、ゼロラッシュアジャスタ４０への油圧が所定値に達した時に、ＥＣＵ１５８により油圧供給路１５２から環状溝１５０への油圧の供給が停止され、支持スプリング１７０がフランジ部６４ｃを介してロアコア６４を定位置に戻される。この時にはゼロラッシュアジャスタ４０は十分な油圧を供給されて伸長しているのでアーマチャ５６は中立基準位置となり弁体の開閉駆動が適正に継続できる。
【００５１】また、内燃機関のイグニッションスイッチがオンされてからゼロラッシュアジャスタ４０へ所定油圧が供給可能となるまでの所要時間は例えば実験的予め知ることが可能である。ＥＣＵ１５８がこの所要時間の間継続して、ロアコア６４を下方に変位させた状態を保持するように制御してもよい。ＥＣＵ１５８がこのような制御を行えば、ゼロラッシュアジャスタ４０への油圧供給状態を逐次監視することなく初期駆動制御に続いて弁体１２の通常開閉駆動を開始できる。
【００５２】上記実施例はロアコア６４の位置を下方に可変とした例であるが、アッパコア６０の位置を下方に可変とすることも可能である。この場合は、環状溝１５０、リングピストン１６０等の各部を上記実施例と上下同じに配置すればよい。すなわち、上記リングピストン１６０はアッパコア６０の上方に位置して下方に突出可能とされ、アッパコア６０のフランジ部６０C を下方に押し下げる構成とすればよい。
【００５３】また、かかる構成を上下ともに設ければ、上記ロアコア６４及びアッパコア６０の両方を位置可変とすることができる。この場合、アーマチャ５６はロアコア６４及びアッパコア６０との距離を一定に保つことができる。以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態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の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００５４】なお、前述実施例においては、アーマチャ５６及びアーマチャシャフト４２が特許請求の範囲に記載したアーマチャに、環状溝１５０、油圧供給源１５４、ＥＣＵ１５８及びリングピストン１６０が特許請求の範囲に記載した位置可変手段に、ロアコア６４及びロアコイル６２が特許請求の範囲に記載した開弁用電磁石に、アッパコア６０及びアッパコイル５８が特許請求の範囲に記載した閉弁用電磁石に、それぞれ相当している。
【００５５】
【発明の効果】上述の如く、請求項１及び請求孔２に記載の発明によれば、ゼロラッシュアジャスタに充分な油圧が供給されていない状態でもアーマチャの位置ずれを修正して、弁体を効率よく開閉駆動させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年４月９日（１９９９．４．９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７０１５０
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２９１８１８（Ｐ２０００−２９１８１８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月２０日（２０００．１０．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１０３１５１ |
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