JP2001065319A - 内燃機関の電磁駆動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電磁駆動弁に係わり、特に、磁性
コアを備える電磁駆動弁装置に関し、コアの耐久性と加
工性と材料コストを向上することを目的とする。 【解決手段】 コア３５は、磁性を有する強度の強い鋼
板と、鋼板に比して強度は弱いが成形性と材料コストに
優れた圧粉材によって構成される。コア３５は電磁コイ
ル３６を収容している。アーマチャ本体２１とコア３５
が当接する部位に鋼板を配設することにより、アーマチ
ャ本体２１と衝突する際の摩擦によってコア３５が変位
することを低減する。また、鋼板の内部には成形性と材
料コストに優れた圧粉材を充填し、コア３５を成形す
る。コアを成形する際には圧粉材と鋼板を加熱および加
圧によって同時加工するためコアを成形する際の製造コ
ストも低減できる。上記の手段によりコア３５の耐久性
と加工性と材料コストを向上することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁駆動弁に係わ
り、特に、磁性コアを備える電磁駆動弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電磁駆動弁は、弁体を駆動する
アーマチャと、アーマチャを吸引する電磁コアとから構
成される。電磁コアが励磁されると、その電磁力により
アーマチャが電磁コアへ向けて吸引される。そして、ア
ーマチャの変位に応じてバルブボディが駆動されること
で、電磁駆動弁が開閉される。電磁コアは、磁性材料よ
りなるコアと、コアの内部に収容されたコイルとにより
構成される。電磁コアの励磁状態が変化すると、コアに
渦電流が発生する。コアに生じた渦電流は、電磁コアの
発する電磁力を打ち消すように作用する。したがって、
電磁駆動弁の性能を確保するために、コアに生ずる渦電
流を抑制することが要求される。

【０００３】コアに生ずる渦電流を低減することが可能
な構成として、従来より、例えば、特開平１０−３３２
０２７号公報に開示されるコアが知られている。上記従
来のコアは、磁性を有する複数の板を円周方向に渦巻き
状に積層して構成されている。かかる構成によれば、コ
アに生ずる渦電流の方向、即ち、コアの周方向に複数の
磁性板が積層されることで、渦電流に対する抵抗が増大
し、その結果、コアに生ずる渦電流が小さく抑制され
る。また、電磁コアに設けられた当接部材によってアー
マチャとコアとの間に隙間を形成させることで、耐久性
を向上させている。上記従来のコアの構成を、電磁駆動
弁の電磁コアに適用する事で、コアの渦電流に起因する
電磁駆動弁の性能の低下を防止することができ、耐久性
に優れた電磁駆動弁装置を提供する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術では、渦電流を抑制するために鋼板をコアに用
いて積層構造としているが、製造コストと材料コストが
高く、鋼板の強度が強いため形状に自由度が少ない。こ
のため、電磁駆動弁のハウジングに搭載する際、設計上
の制約を受ける問題がある。

【０００５】上記の問題から、成形性と製造コストに関
して優れた圧粉材が挙げられる。しかし、圧粉材は鋼板
に比して強度が弱く、脆いという問題がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の点に鑑み
てなされたものであり、請求項１に記載の電磁駆動弁装
置によれば、第１のコア部は、耐久性の高い第１の部材
と、この第１の部材より耐久性が低く成形性の良い第２
の部材とにより形成されている。そして、可動子本体と
第１のコア部とが当接する部位に第１の部材が配設され
ているので、摩耗による第１のコア部の変位を抑制で
き、耐久性の向上を図ることができる。また、成形性の
良い第２の部材を可動子本体と第１のコア部とが当接す
る部位以外の部位に配設することで第１のコア部の成形
性を向上し、設計の自由度を向上することができる。

【０００７】また、第２のコア部は、耐久性の高い第２
の部材とこの第３の部材より耐久性が低く成形性の良い
第４の部材とにより形成されている。そして、可動子本
体と第１のコア部とが当接する部位に第１の部材が配設
されているので、摩耗による第２のコア部の変位を抑制
でき、耐久性の向上を図ることができる。また、成形性
の良い第２の部材を可動子本体と第２のコア部とが当接
する部位以外の部位に配設することで、第２のコア部の
成形性を向上し、設計の自由度を向上することができ
る。

【０００８】請求項２に記載の電磁駆動弁装置によれ
ば、第１の部材は可動子本体と対向する底壁部と、側壁
部と、開口部からなり、第２の部材は圧粉材からなり、
第１のコア部は、第１の部材に圧粉材を充填し、加熱お
よび加圧されることにより形成されている。

【０００９】また、第３の部材は可動子本体と対向する
底壁部と、側壁部と、開口部からなり、第４の部材は圧
粉材からなり、第２のコア部は、第３の部材に圧粉材を
充填し、加熱および加圧されることにより同時に形成さ
れているため、第２のコア部の構成は製造コストと材料
コストを低減することを可能としている。

【００１０】尚、一般的に圧粉材は鋼板よりもコストが
低いためコストも低減することができる。

【００１１】以上のように、請求項１乃至請求項２に係
わる本発明によれば、第１の部材と圧粉材もしくは第３
の部材と圧粉材を組み合わせた磁性コアにより、コアの
耐久性を従来技術と比して維持し、更に製造コスト、材
料コスト、設計の自由度を向上させることで加工性、コ
スト、耐久性に優れた電磁コアを提供することを目的と
する。

【００１２】

【発明実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す実
施例を図面に基づいて説明する。 （実施例）本発明の実施例による内燃機関の電磁駆動弁
装置を図１〜図４に示す。実施例の電磁駆動弁装置１０
０は、内燃機関の吸気弁を電磁力により駆動する電磁駆
動弁装置である。図１は、無通電時のバルブボディ１が
半開きの状態を示し、図２は、アッパコイル３１に通電
した弁閉状態を示し、図３は、ロアコイル３６に通電し
た弁開状態を示し、図４は電磁力を発生させるコア部の
構成を示している。

【００１３】図１〜図３に示す電磁駆動弁１は、エンジ
ンの燃焼室２に燃料と空気を供給する吸気口３を所定の
タイミングで開閉制御される。電磁駆動弁１は、エンジ
ンブロック４に形成されるスプリング収容室４０に向け
て延長して形成されるステム１１により軸方向上下に移
動する。また電磁駆動弁１は、軸方向の移動を案内する
ステムガイド５によりエンジンブロック４に対して摺動
自在に保持されている。エンジンブロック４には、後述
する油路６６に連通するオイル供給路６７が形成されて
おり、オイル供給路６７には、図示しない油路を経由し
て後述するオイルポンプ１１０が接続されている。

【００１４】スプリング収容室４０内には、第１の付勢
手段としての第１のスプリング４１および第２の付勢手
段としての第２のスプリング７１が収容されている。第
１のスプリング４１は、一方の端部が後述するロアハウ
ジング６３に形成されたスプリング溝６４の内底面６５
に当接し、他方の端部が保持部材としてのアッパリテー
ナ４２に当接している。アッパリテーナ４２は後述する
アーマチャシャフト２２の端部にコッタ４５により固定
されているので、第１のスプリング４１はバルブボディ
１を弁開方向に付勢している。また、アッパリテーナ４
２には、後述するダンパピストン９６に当接可能な凸部
４３と、後述するロアリテーナ７２の凸部７３に嵌合さ
れる凹部４４とが形成されている。

【００１５】第２のスプリング７１は、一方の端部が保
持部材としてのロアリテーナ７２に当接し、他方の端部
がスプリング収容室４０の内底面４６に当接している。
ロアリテーナ７２はバルブボディ１のステム１１の端部
にコッタ７５により固定されているので、第２のスプリ
ング７１はバルブボディ１を弁閉方向に付勢している。
またロアリテーナ７２には、アッパリテーナ４２の凹部
４４に嵌合される凸部７３が形成されている。ここで、
ロアリテーナ７２の凸部７３とアッパリテーナ４２の凹
部４４との隙間は、ロアハウジング６３とスプリング収
容室４０を形成するエンジンブロック４の内壁との取付
隙間よりも微小に形成されている。したがって、ロアリ
テーナ７２の凸部７３とアッパリテーナ４２の凹部４４
とは、バルブボディ１のステム１１およびアーマチャシ
ャフト２２の軸の傾きを防止して摺動抵抗を低減する案
内部を構成している。

【００１６】ハウジング６０は、円筒状のアッパハウジ
ング６１と、円筒状のミドルハウジング６２と、円筒状
のロアハウジング６３とからなり、スプリング収容室４
０を形成するエンジンブロック４の内壁に嵌め込まれ固
定されている。ハウジング６０内には、アーマチャ２０
と、第１の固定子としてのアッパコア３０と、第２の固
定子としてのロアコア３５と、軸受部としてのシャフト
ガイド８０と、ダンパピストン９１および９６とが収容
されている。

【００１７】可動子としてのアーマチャ２０は、可動子
本体としてのアーマチャ本体２１と可動子シャフトとし
てのアーマチャシャフト２２とから構成され、軸方向の
移動を案内するシャフトガイド８０により、アッパコア
３０およびロアコア３５に対して摺動自在に支持されて
いる。アーマチャ本体２１は、アッパコア３０とロアコ
ア３５との間に配設され、円筒状の鉄等の磁性材からな
る。またアーマチャ本体２１は、ダンパピストン９１に
当接可能な凸部２４を有している。

【００１８】可動子シャフトとしてのアーマチャシャフ
ト２２は、一方の端部がアーマチャ本体２１に嵌め込め
れ、エンジンブロック４側の端部がアッパリテーナ４２
およびロアリテーナ７２を介してバルブボディ１のステ
ム１１の端部に当接可能にステム１１に接続されてい
る。前記アッパリテーナ４２と前記ロアリテーナ７２に
はクリアランスを設けている。これにより、熱膨張によ
るステム１１とアーマチャシャフト２２との全長が変化
しても、クリアランスによって一定の長さが保たれる。
アーマチャシャフト２２は、例えばステンレス鋼からな
り、外壁に軸方向に形成される溝部２３および２７を有
している。溝部２３および２７は、アーマチャシャフト
２２の外壁に複数本形成されており、シャフトガイド８
０に形成されるオイル供給路８１に連通している。この
溝部２３および２７にオイルが供給されることにより、
アーマチャシャフト２２とシャフトガイド８０との摺動
抵抗を低減するとともに、ダンパピストン９１にオイル
を供給することができる。

【００１９】第１の固定子は第１のコア部としてのアッ
パコア３０と第１のコイル部としてのアッパコイル３１
とから構成されている。また、外部部材３２は底壁部３
２ａと側壁部３２ｂと開口部３２ｃとかりなり、本実施
例では、一枚の鋼板をプレスすることにより成形され
る。内部部材３３は、外部部材内部に圧粉材を充填し更
に加圧および加熱することにより成形されている。

【００２０】ここで示した底壁部３２ａとはアーマチャ
２０がアッパコア３０に当接する部位に該当し、この当
接部位を底壁部３２ａとすると、側面を側壁部３２ｂ、
底壁部と対称な位置を開口部３３ｃとしている。

【００２１】アッパコイル３１は、アッパコア３０の内
部に配設されている。このアッパコイル３１は通電され
ると、アッパコア３０がアーマチャ本体２１を吸引して
弁閉方向にアーマチャ２０およびバルブボディ１を移動
させる電磁力を発生する。

【００２２】第２の固定子は第２のコア部としてのロア
コア３５と第２のコイル部としてのロアコイル３６とか
らなり、ロアコア３０は、アーマチャ本体２１を挟んで
アッパコア３０に対抗して配設され、ロアハウジング６
３に収容されている。

【００２３】ロアコア３５に関する詳細図を図４に示
す。ロアコア３５は第３の部材としての磁性を有する鉄
等の鋼板からなる外部部材３２'と第２の部材としての
圧粉材からなる内部部材３３'とからなる。圧粉材は鉄
粉と樹脂からなるため、鉄粉と鉄粉の隙間に形成される
樹脂によって渦電流を防止する効果を持つ。また、圧粉
材は、加圧および加熱することで樹脂を溶かし容易に任
意の形状のコアを形成することができる。ロアコア３５
は前記の特徴を持つ圧粉材としての内部部材３３'と外
部部材３２'とから構成されている。

【００２４】また、外部部材３２'は上壁部３２'ａと側
壁部３２'ｂと開口底部３２'ｃとからなり、本実施例で
は一枚の鋼板をプレスすることにより成形される。内部
部材３３'は、外部部材３２'の内部に圧粉材を充填し、
更に加圧および加熱することにより成形されている。

【００２５】ここで示した上壁部３２'ａとはアーマチ
ャ２０がロアコア３５に当接する部位に該当し、この当
接部位を上壁部３２'ａとすると、側面を側壁部３２'
ｂ、上壁部３２'ａと対称な位置を開口底部３２'ｃとし
ている。

【００２６】ロアコイル３６は、ロアコア３５の内部に
配設されている。このロアコイル３６は通電されると、
ロアコア３５がアーマチャ本体２１を吸引して弁開方向
にアーマチャ２０およびバルブボディ１を移動させる電
磁力を発生する。

【００２７】アッパコア３０とロアコア３５との間には
ミドルハウジング６２が配設されており、ミドルハウジ
ング６２の厚みにより、アーマチャ２０の移動量が規制
される。

【００２８】シャフトガイド８０は、アーマチャシャフ
ト２２を軸方向に摺動可能に支持するものである。シャ
フトガイド８０は、ロアハウジング６３に形成される油
路６６と、アーマチャシャフト２２の溝部２３および２
７とを連通するオイル供給路８１を有している。このオ
イル供給路８１にオイルが供給されることで、シャフト
ガイド８０とアーマチャシャフト２２との摺動を良好に
している。

【００２９】ダンパピストン９１および９６は、シャフ
トガイド８０の軸方向に互いに対向して設けられてい
る。ダンパピストン９１は、シャフトガイド８０の一端
に設けられてアーマチャ本体２１がロアコア３５に着座
する直前にダンパ機能を発揮するものであり、またダン
パピストン９６は、シャフトガイド８０の他端に設けら
れてアーマチャ本体２１がアッパコア３０に着座する直
前にダンパ機能を発揮するものである。ダンパピストン
９１および９６は、シャフトガイド８０によって軸方向
に摺動可能に支持されており、それぞれ所定の位置でア
ーマチャ本体２１の凸部２４およびアッパリテーナ４２
の凸部４３と当接可能である。また、シャフトガイド８
０の両端部にはダンパストッパ９３および９８が設けら
れており、ダンパピストン９１および９６の移動量が規
制されている。

【００３０】アーマチャシャフト２２の外壁と、シャフ
トガイド８０の内壁と、ダンパピストン９１の外壁とで
ダンパ室９４が形成されており、図３に示すように、弁
閉時において、ダンパ室９４はアーマチャシャフト２２
の溝部２３および２７と連通し、オイル供給路８１と油
路６６とオイル供給路６７とを経由してダンパ室９４に
オイルが供給される構成となっている。また、アーマチ
ャシャフト２２の外壁と、シャフトガイド８０の内壁
と、ダンパピストン９６の外壁とでダンパ室９９が形成
されており、図４に示すように、弁開時において、ダン
パ室９９はアーマチャシャフト２２の溝部２３および２
７と連通し、オイル供給路８１と油路６６とオイル供給
路６７とを経由してダンパ室９９にオイルが供給される
構成となっている。

【００３１】ダンパピストン９１の一方の端部には凹部
９２が形成されており、弁開時において、凹部９２の内
底面にアーマチャ本体２１の凸部２４の端面が当接可能
である。このため、アーマチャ本体２１の凸部２４がダ
ンパピストン９１に衝突する直前に、凹部９２に溜めら
れたオイルにより減衰力が発生しする構成となってい
る。

【００３２】上記の構成の電磁駆動弁装置１００におい
て、アッパコイル３１およびロアコイル３６に無通電
時、アーマチャ本体２１がアッパコア３０とロアコア３
５との略中間位置になるように、第１のスプリング４１
および第２のスプリング７１のセット荷重が調整されて
いる。このとき、バルブボディ１は、図１に示すように
半開きの状態にある。そして、エンジン動作中は、アッ
パコイル３１とロアコイル３６とが交互に通電されて弁
閉状態と弁開状態とを繰り返す。

【００３３】次に、ダンパピストン９１および９６の作
動と本発明の効果について説明する。

【００３４】弁開時、図４に示すようにアーマチャ本体
２１がロアコア３５に着座する直前において、アーマチ
ャ本体の凸部２４はダンパピストン９１に衝突する。こ
のとき、ダンパ室９４に溜められたオイルによりダンパ
作用が発生する。さらに、凹部９２に溜められたオイル
によりダンパ機能が発揮される減衰力を緩やかに立ち上
げる。したがって、アーマチャ本体２１がロアコア３５
に直接衝突して大きな衝撃音が発生したり、アーマチャ
本体２１およびロアコア３５が破損したりすることを防
止することができる。このとき、ダンパ室９９はアーマ
チャシャフト２２の溝部２３および２７と連通し、オイ
ル供給路８１と油路６６とオイル供給路６７とを経由し
てダンパ室９９にオイルが供給される。

【００３５】また、弁全開時にはアーマチャ本体２１が
ロアコア３５に直接衝突するが、このアーマチャ本体２
１と衝突する部位には鉄等の鋼板からなる外部部材３２
が配設されているため、摩耗等によるロアコア３５の変
位を低減し、変位による性能の低下を抑制することがで
きる。

【００３６】弁閉時、図３に示すように、アーマチャ本
体２１がアッパコア３０に着座する直前において、アッ
パリテーナ４２の凸部４３はダンパピストン９６に衝突
する。このとき、ダンパ室９９に溜められたオイルによ
りダンパ作用が発生する。したがって、アーマチャ本体
２１がアッパコア３０に直接衝突して大きな衝撃音が発
生したり、アーマチャ本体２１およびアッパコア３０が
破損したりすることを防止することができる。このと
き、ダンパ室９４はアーマチャシャフト２２の溝部２３
および２７と連通し、オイル供給路８１と油路６６とオ
イル供給路１１２とを経由してダンパ室９４にオイルが
供給される。

【００３７】また、弁全開時にはアーマチャ本体２１が
アッパコア３０に直接衝突するが、このアーマチャ本体
２１と衝突する部位には鉄等の鋼板からなる外部部材３
２が配設されているため、摩耗等によるアッパコア３０
の変位を低減し、変位による性能の低下を抑制すること
ができる。

【００３８】以上説明した本発明の実施例においては、
アッパコア３０とロアコア３５とアーマチャ２０が円筒
形である。このため、第１および第２のスプリング４１
および７１の伸縮によりアーマチャ２０に回転力が発生
しても、アーマチャ２０およびバルブボディ１の往復運
動中にアーマチャ２０とハウジング６０とが接触するこ
とがない。

【００３９】また、内部部材３３として用いた鉄粉と樹
脂から成る圧粉材は鉄粉と鉄粉との隙間に樹脂が形成さ
れる構造をしているので、成形が容易であり、また隙間
に形成された樹脂により渦電流を抑制する効果をもつ。
更に圧粉材は材料コストが鋼板に比して低いという特徴
を持つ部材である。内部部材３３に前記の圧粉材を用い
ることで従来の鋼板を積層した電磁コアに比して材料コ
ストを押え、アッパコア３０またはロアコア３５に生じ
る渦電流を低減し、成形の容易さから搭載する際の自由
度を持たせることができる。また、本実施例で示した形
成手段１と形成手段２によりアーマチャ２０との当接部
位には図４に示すような構造の強度の強い鋼板を配設す
ることでアッパコア３０またはロアコア３５の耐久性が
向上し、内部部材と外部部材を成形する際は加熱と加圧
のみのため製造コストを従来の鋼板積層構造に比して低
く押さえることができる。

【００４０】本実施例では、第１の固定子と第２の固定
子の構成を圧粉材と鋼板とを用いているが、第１の固定
子と第２の固定子との電磁コアの材質はそれぞれ異なる
部材を用いても良い。また、第１の構成手段と第２の構
成手段も図４に示すものに限らない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に関わる電磁駆動弁装置の無通
電状態を示す断面図である

【図２】本発明の実施例による電磁駆動弁装置の弁閉時
の状態を示す縦断面図である。

【図３】本発明の実施例による電磁駆動弁装置の弁開時
の状態を示す縦断面図である。

【図４】図１の主要拡大図である。

【符号の説明】

１ バルブボディ ２０ アーマチャ（可動子） ２１ アーマチャ本体 ２２ アーマチャシャフト（可動子シャフト） ３０ アッパコア（第１の固定子） ３１ アッパコイル（第１のコイル部） ３２ 外部部材（第１の部材） ３２ａ 底壁部 ３２ｂ 側壁部 ３２ｃ 開口部 ３３ 内部部材（第２の部材） ３５ ロアコア（第２の固定子） ３６ ロアコイル（第２のコイル部） ３２' 外部部材（第３の部材） ３２'ａ 上壁部 ３２'ｂ 側壁部 ３２'ｃ 開口底部 ３３' 内部部材（第４の部材） ４１ 第１のスプリング（第１の付勢手段） ４２ アッパリテーナ ７１ 第２のスプリング（第２の付勢手段） ７２ ロアリテーナ ８４ オイル供給路 ９１、９６ ダンパピストン ９６ ダンパ室 １００ 電磁駆動弁装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 由利夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3H106 DA07 DA25 DB02 DB12 DB26 DB32 DC02 DD03 EE30 EE48 GA30 KK17 5E048 AA08 AB01 AD07 CA04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸・排気弁に電磁力を用いたバルブタイ
   ミング可変装置を搭載した内燃機関の吸気弁あるいは排
   気弁のバルブボディと、 前記バルブボディに接続される可動子シャフト、および
   磁性材からなる可動子本体を有する可動子と、 電磁力を発生する第１のコイル部と磁性材により形成さ
   れる第１のコア部とからなり、前記可動子を電磁力によ
   り吸引して前記バルブボディおよび前記可動子を弁閉方
   向に移動させる第１の固定子と、 前記可動子本体を挟んで前記第１の固定子に対向して配
   設され、電磁力を発生する第２のコイル部と磁性材によ
   り形成される第２のコア部とから成り、電磁力により前
   記可動子本体を吸引して前記バルブボディおよび前記可
   動子を弁開方向に移動させる第２の固定子と、 前記バルブボディあるいは前記可動子を弁開方向に付勢
   する第１の付勢手段と、 前記第１の付勢手段に対向して配設され、前記バルブボ
   ディあるいは前記可動子を弁閉方向に付勢する第２の付
   勢手段と、 前記可動子、前記第１の固定子および前記第２の固定子
   を収容するハウジングと、 を備え、 前記第１のコア部は、耐久性の高い第１の部材と、前記
   第１の部材より耐久性が低く、成形性の良い第２の部材
   とから成り、前記可動子本体と前記第１のコア部とが当
   接する部位に前記第１の部材が配設され、前記第２のコ
   ア部は、耐久性の高い第３の部材と、前記第３の部材よ
   り耐久性が低く、成形性の良い第４の部材とからなり、
   前記可動子本体と前記第２のコア部とが当接する部位に
   前記第３の部材が配設されていることを特徴とする内燃
   機関の電磁駆動弁装置。
2. 【請求項２】 前記第１の部材は、可動子本体と対向す
   る底壁部と側壁部と開口部とを備え、第２の部材は、圧
   粉材により成形されており、 前記第１のコア部は、第１の部材に前記圧粉材を充填
   し、加熱および加圧されることにより成形されており、 前記第３の部材は、可動子本体と対向する底壁部と側壁
   部と開口部とを備え、前記第４の部材は、圧粉材により
   成形されており、 前記第２のコア部は、第３の部材に前記圧粉材を充填
   し、加熱および加圧されることにより成形されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の電磁駆動弁
   装置。