電磁石と電磁石パレットとを含むセット、およびこのようなセットを備える弁アクチュエータ

专利摘要:
本発明は、電磁石（１４）と、電磁石（１４）に磁気的に接続可能な電磁石パレットとを有し、パレットが、電磁石（１４）に形成された接続脚（１４１Ｄ、１４１Ｇ）に接続するようになっている接続端を備える、セットに関する。磁気接続の切断時に、パレットの所定の方向への回動を促すように、パレットの接続端と電磁石（１４）の接続脚（１４１Ｄ、１４１Ｇ）との間の接続が非対称である。
公开号:JP2011507480A
申请号:JP2010538828
申请日:2008-12-15
公开日:2011-03-03
发明作者:タロン エマニュエル；ヴィエノ セヴラン；マテオス・ビュガッティ マニュエラ
申请人:ヴァレオ システム ドゥ コントロール モトゥール；
IPC主号:H02K33-12

专利说明:

[0001] 本発明は、電磁石と電磁石電機子パレットとを含むセット、およびこのようなセットを備えた弁アクチュエータに関する。]
背景技術

[0002] 本発明は、カムシャフトを有さない内燃機関のシリンダーの弁を制御すること、より具体的には、「カムレス」技術とも呼ばれる電磁式カムシャフトとして知られているものを用いて弁を制御することに関する問題から生まれた。]
[0003] 図１を参照すると、弁１は、吸気弁か排気弁かにかかわらず、弁ステム３の周りに装着された弁バネ２０によって、その弁座５まで戻され、磁性材料製の電磁石電機子パレット１２、電機子パレットバネ１７、および開放用電磁石１５の作用の下で、弁ステム３を押す電機子パレットのステム９によって、その弁座５から離される。開放用電磁石１５は、通常、閉鎖用電磁石１４と対応付けられ、電機子パレット１２は、２個の電磁石１４、１５の間に備え付けられている。] 図１
[0004] 閉鎖用電磁石１４に通電されると、弁バネ２０は、この電磁石１４の磁気回路の一部と接触している電機子パレット１２を駆動し、閉鎖用電磁石１４が、電機子パレット１２をその移動の終端に導く。この移動により、弁１がその弁座５に載るまで弁１のヘッドを移動させるように、ステム３、９が摺動させられる。その時、弁１は閉じている。]
[0005] 開放用電磁石１５に通電されると、電機子パレットバネ１７は、この第２の電磁石の磁気回路の一部と接触している電機子パレット１２を駆動し、開放用電磁石１５が、電機子パレット１２をその移動の終端に導く。電機子パレットの移動により、ステム３、９は駆動され、それにより、弁１のヘッドがその弁座から遠ざかる。その時、弁１は開位置である。]
[0006] ２個の電磁石１４、１５がいずれも通電されないとき、電機子パレット１２は、弁バネ２０と、ステム９の周りに装着された電機子パレットバネ１７とによって、それら２個の電磁石間に保持される。]
[0007] バネ１７、２０は、ステム９、３の運動に従って、圧縮または伸長状態になりながら、ステム９、３の運動と関連付けられ、それにより、共振電磁システムが形成される。]
[0008] このように、弁１と電機子パレット１２は、切り替え位置と呼ばれる固定位置を、これら２位置間の過渡的な移動を伴いながら、交互にとる。]
[0009] 図３を参照すると、電磁石１４（１５）は、従来、永久磁石１８およびコイル２０とともに束ねられた積層体からなり、そのような電磁石１４は、高振幅の磁力を発生させて、電機子パレット１２をその切り替え位置間で移動させることができる。電機子パレット１２との接触時に磁石１８を保護するため、電磁石１４は、磁石１８が電機子パレット１２と当接する領域から奥へ来るように、機械加工されている。図２および図３においては、磁石１８を保護するために、電磁石１４の本体の脚１４１Ｇ、１４１Ｃ、１４１Ｄが機械加工され、中心脚１４１Ｃが側脚１４１Ｇ、１４１Ｄに対して奥まった状態になっている。] 図２ 図３
[0010] さらに図２に示すように、電磁石１４は、平面（Ｐ）の両側に配置された電磁石の脚にそれぞれ接続する２個の電磁石電機子パレット１２を、同時に制御することができる。] 図２
[0011] 図３を参照すると、電機子パレット１２は、閉位置から開位置に移動すると、閉鎖用電磁石１４から「分離し」、開放用電磁石１５に接続された状態になる。この移動において、電機子パレット１２の一方の側端１２１Ｇ、１２１Ｄが、他方より急速に離れることが分かっている。] 図３
[0012] さらに図３を参照すると、電機子パレット１２が電磁石１４から離れるにつれて、電磁石１４の及ぼす磁力が減衰し、この例では、電磁石１４の左側脚１４１Ｇの左端が、その右端よりも大きな磁気吸引力を及ぼし、それにより、一方でステム９は、その移動時に、案内路１０によって軸方向に案内され、電機子羽根１２は下降時に傾斜させられる。これにより、電機子パレット１２とそのステム９との間に、傾斜角αが生じる。] 図３
[0013] 電機子パレット１２の傾斜は、様々な統計的法則に従い、確実には予測できないものであって、電機子パレット１２の左端１２１Ｇが、右端１２１Ｄより先に離れることも同様に起こり得る。さらに、この傾斜は、電機子パレットが電磁石に接続する時にも電磁石から分離する時にも起こる。閉鎖時にも開放時にもランダムな電機子パレット１２の傾斜は、エンジン弁の動作を制御する制御則の設定を困難にしている。]
[0014] この問題を解決するため、図４に示す公知の試みでは、ステム９とその電機子パレット１２との間の傾斜角αの大きさを制限するように、電機子パレット１２の磁化領域１２Ｃを、ステム９の近くの軸方向部分に限定している。この修正にもかかわらず、電機子パレット１２が、どのように電磁石１４から分離するかを予測することは不可能である。] 図４
発明が解決しようとする課題

[0015] 電磁石１４、１５に対する電機子パレット１２の接続／分離のランダムな性質は、大きな不利益を有し、「カムレス」装置を備えたエンジン弁に対して、個別の制御を行う能力により、十分な利益を引き出すことを妨げている。]
課題を解決するための手段

[0016] この理由のため、本発明は、電磁石と、上記電磁石に磁気接続するよう設計された電磁石電機子パレットとを含み、電機子パレットが、電磁石に形成された接続脚に接続するよう設計された接続端を備えるセットに関し、このセットは、磁気接続が切られると、電機子パレットを所定の方向に傾斜するよう促すように、電機子パレットの上記接続端と電磁石の上記接続脚との間の接続が非対称であることを特徴とする。]
[0017] 電機子パレットと電磁石との間の磁気接続の非対称により、電機子パレットが所定の方向に強制的に傾斜させられるので、電機子パレットが電磁石に対して接続／分離する際の電機子パレットの傾斜は、もはやランダムではなくなる。]
[0018] 本発明は、電磁石がＥ形断面のコアを備えるセットにおいて、特に有利に適用しうる。電機子パレットへの非対称的な接続に寄付する上記接続脚は、Ｅの外側の脚の一方、および／または他方である。２個の弁を制御するようなっているセットの場合には、二重のＥとすることができる。]
[0019] 本発明の第１の実施形態によれば、電磁石の接続脚は、電機子パレットの接続端と電磁石の接続脚との間に傾斜用エアギャップを作るように、両端のうちの一方のみが機械加工されている。]
[0020] 電磁石電機子パレットが機械加工されていないと有利である。このことは、標準の電機子パレットが、機械加工された電磁石とともに、１個の同じ弁アクチュエータにおいて使用できることを意味する。]
[0021] 好ましくは、電磁石の接続脚は、傾斜用エアギャップを形成する階段状切欠きを有する矩形ブロックの形状である。]
[0022] 本発明の別の実施形態によれば、電機子パレットの接続端と直交する電機子パレットの傾斜端が、電機子パレットの接続端と電磁石の接続脚との間に傾斜用エアギャップを作るように機械加工されている。]
[0023] 電磁石が機械加工されていないと有利であり、このことは、標準の電磁石が、機械加工された電機子パレットとともに、１個の同じ弁アクチュエータにおいて使用できることを意味する。]
[0024] 好ましくは、電機子パレットは、２つの接続端と、上記接続端に直交する２つの傾斜端とを有するブロックの形状であり、両傾斜端の厚さが異なっている。]
[0025] 電機子パレットの２つの傾斜端が、標準の閉鎖用電機子パレット、および開放用電機子パレットに対する磁気接続を可能にしていると有利である。]
[0026] 好ましくは、電機子パレットの傾斜端間の厚さの差は、０．１ｍｍと０．５ｍｍの間である。]
[0027] さらに、本発明は、第１の電磁石と電磁石電機子パレットとを含む上述の請求項のうちの１つに記載のセットを、第２の電磁石とともに備える弁アクチュエータに関し、電機子パレットの上記接続端が、第１および第２の電磁石にそれぞれ形成された２つの接続脚に磁気接続するよう設計されている。]
[0028] 電機子パレットと第２の電磁石との間の磁気接続が切られると、電機子パレットを所定の方向に傾斜するよう促すように、接続端と第２の電磁石の接続脚との間の接続が非対称であるのが好ましい。]
[0029] このような弁アクチュエータは、開放時にも閉鎖時にも、電機子パレットを強制的に傾斜させるので有利であり、電機子パレットの傾斜が制御され、アクチュエータ制御則が向上される。]
[0030] 第１および第２の電磁石が、第１および第２の傾斜用エアギャップをそれぞれ備え、第１の傾斜用エアギャップが、第２の傾斜用エアギャップと一列に並んで配置されていると、さらに好ましい。]
[0031] このような弁アクチュエータは、電機子パレットを、電機子パレットの同じ傾斜端に関して、強制的に傾斜させるので有利である。]
[0032] 本発明を、添付の図面により、より深く理解しうると思う。]
図面の簡単な説明

[0033] 図１は、従来技術にかかる弁アクチュエータの断面図を示す。
図２は、図１の弁アクチュエータの閉鎖用電磁石の斜視図を示す。
図３は、電機子パレットが図２の電磁石から分離する際の、電機子パレットのそのステムに対する傾斜を概略的に示す。
図４は、別の従来技術にかかる弁アクチュエータの電機子パレットの上方からの図である。
図５は、本発明の第１の実施形態にかかる閉鎖用電磁石の斜視図である。
図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ、電磁石電機子パレットに接続された図５の電磁石の一部の正面図および側面図である。
図７は、本発明の第２の実施形態にかかる電磁石電機子パレットの斜視図である。
図８Ａおよび図８Ｂは、それぞれ、電磁石に接続された図７の電機子パレットの正面図および側面図である。] 図１ 図２ 図３ 図４ 図５ 図６Ａ 図６Ｂ 図７ 図８Ａ 図８Ｂ
実施例

[0034] 図５を参照すると、閉鎖用電磁石１４は、４つの内部空間で分割されて、垂直軸Ｚに沿って延びる５つの脚１４１Ｇ、１４１Ｃ、１４１Ｄを備えている。この場合、電磁石１４は、電磁石１４の対称面（Ｐ）の両側に１個ずつ配置された２個の電磁石電機子パレット１２を、同時に制御するように設計されている。] 図５
[0035] 明確にするため、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａおよび図７Ｂでは、電磁石１４は、ただ１個の電機子パレット１２との相互作用が正確に分かるように、一部しか示していない。] 図６Ａ 図６Ｂ 図７Ａ 図７Ｂ
[0036] 図６Ａを参照すると、電磁石１４は、軸Ｙの方向に、連続して第１の左の接続脚１４１Ｇ、中心脚１４１Ｃおよび第２の右の接続脚１４１Ｄを備えている。各接続脚１４１Ｇ、１４１Ｄは、電機子パレット１２との接触用の面５０を備え、この面５０は、Ｘ方向に延びる２つの長手方向縁と、Ｙ方向に延びる２つの側縁を有している。電磁石１４は、さらに、磁石の一部に形成され、弁アクチュエータの電機子パレット１２が移動する際に、電機子パレット１２をその移動の終端で磁力によって引き付けるよう設計された内部磁気回路も備えている。] 図６Ａ
[0037] 電機子パレット１２は、長さがＸ軸に沿って延び、幅がＹ軸に沿って延びて、２つの側端１２１Ｌと、以下に傾斜端と称する２つの長手方向端１２１Ｇ、１２１Ｄとを有するブロックの形状をしている。]
[0038] 図６Ａおよび図６Ｂに示すように、電磁石１４が磁気的に活性化されると、電磁石１４の接続脚１４１Ｇ、１４１Ｄは、それぞれ電機子パレット１２の傾斜端１２１Ｇ、１２１Ｄに磁気接続され、その時、電機子パレット１２と電磁石１４は、脚１４１Ｇ、１４１Ｄの接触面５０に沿って接触する。] 図６Ａ 図６Ｂ
[0039] 第１の実施形態
本発明の第１の実施形態によれば、図５、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、接続脚１４１Ｇの接触面５０の一側縁が、電機子パレット１２と電磁石１４との間に傾斜用エアギャップ１４５を作るように機械加工されている。] 図５ 図６Ａ 図６Ｂ
[0040] 図６Ｂに示すように、電磁石１４の接続脚１４１Ｇと、電機子パレット１２の傾斜端１２１Ｇとの間の接続は、（Ｘ，Ｚ）平面において、（Ｙ，Ｚ）平面に平行な中央面に関して非対称である。図６Ｂに示すように、（Ｘ，Ｚ）平面では、電機子パレット１２と電磁石１４との間の接続は、エアギャップ１４５の存在のために、Ｓ１軸に関して非対称である。] 図６Ｂ
[0041] 非対称性は、接続脚１４１Ｇの接触面５０の長さにほぼ沿って延びる平面、この例では（Ｘ，Ｚ）平面におけるもので、上記脚の中央平面、この例では（Ｙ，Ｚ）平面に関して評価される。図６Ｂを参照すると、（Ｘ，Ｚ）平面では、電機子パレット１２と電磁石１４との間の接続は、エアギャップ１４５の存在のために、Ｓ２軸に関して非対称である。] 図６Ｂ
[0042] 図５に示すように、接続脚１４１Ｇ、１４１Ｄの接触面５０は、それぞれエアギャップ１４５を作るための「階段状」切欠きを作るように機械加工されている。] 図５
[0043] 本発明のこの実施形態をさらに深く理解するため、ここで、電機子パレット１２と電磁石１４との間の相互作用について説明する。]
[0044] 閉鎖用電磁石１４に通電されると、電機子パレット１２は、バネ２０によって動かされ、電磁石１４の脚１４１Ｇ、１４１Ｄの面５０に、磁力で引き付けられて接触する。図６Ｂに示すように、電磁石１４と電機子パレット１２との間の接続は対称ではなく、傾斜用エアギャップ１４５が電磁石１４の接続脚１４１Ｇの側端に作られ、その側端が電機子パレット１２の傾斜端１２１Ｇに磁気接続するように意図されている。] 図６Ｂ
[0045] 図６Ｂに示すように、電機子パレット１２の傾斜端１２１Ｇと電磁石１４との間の磁気相互作用は、矢印の形で表されているが、エアギャップ１４５の存在のために、電機子パレット１２の傾斜端１２１Ｄと電磁石１４との間の相互作用よりも強い。] 図６Ｂ
[0046] 閉鎖用電磁石１４が非通電状態にされると、電磁石１４が及ぼす電機子パレット１２に対する磁気吸引力は次第に減衰し、電機子パレット１２は、その傾斜端１２１Ｇにおいて、反対側の傾斜端１２１Ｄよりも急速に分離する。]
[0047] そのため、電機子パレット１２は、電磁石１４から離れる際、常にその傾斜端１２１Ｇの方向に傾斜する。その傾斜は、予測可能かつ繰り返し可能であり、それは、傾斜が予期して対応可能であることを意味する。この傾斜は、以前は、そのランダムな性質のために不利であると考えられていたが、今では、精確な弁制御則を実現可能にしている。このような制御則によって、より性能が高まり、弁を個別に制御する能力から十分な利益を引き出すことができる。]
[0048] 電機子パレット１２を所定の方向に強制的に傾斜させる他の種類の電磁石１４の機械加工も、可能であることは言うまでもない。電磁石１４の接続脚の接触面５０に作成される穿孔や座ぐりも採用することができる。]
[0049] 開放用電磁石も、図示しないが、閉鎖用電磁石の傾斜用エアギャップと同様の傾斜用エアギャップを備える場合があることは言うまでもない。開放用電磁石および閉鎖用電磁石を備える弁アクチュエータの特定の一実施形態では、電機子パレット１２が、常に同じ傾斜端に関して傾斜するように、開放用電磁石のエアギャップが閉鎖電磁石と一列に並んで配置されている。]
[0050] 第２の実施形態
本発明の第２の実施形態を、図７、図８Ａおよび図８Ｂに示す。この場合、電機子パレット１２の傾斜端１２１Ｇの上面１２２が、電機子パレット１２と電磁石１４との間に傾斜用エアギャップ１４５を作るように機械加工されている。] 図７ 図８Ａ 図８Ｂ
[0051] 図８Ｂを参照すると、電磁石１４の接続脚１４１Ｇと、電機子パレット１２の傾斜端１２１Ｇとの間の接続は、（Ｘ，Ｚ）平面において、（Ｙ，Ｚ）平面に平行な中央面に関して非対称である。] 図８Ｂ
[0052] 非対称性は、接続脚１４１Ｇの接触面５０にほぼ沿って延びる平面、この例では（Ｘ，Ｚ）平面において考察され、上記脚の中央平面、この例では（Ｙ，Ｚ）平面に関して評価される。]
[0053] 図７および図８Ｂに示すように、電機子パレット１２の傾斜端１２１Ｇは、傾斜用エアギャップ１４５を形成するための「階段状」切欠きを作るように機械加工されている。] 図７ 図８Ｂ
[0054] 本発明のこの第２の実施形態をさらに深く理解するため、次に、電機子パレット１２と電磁石１４との間の相互作用について説明する。]
[0055] 閉鎖用電磁石１４に通電されると、電機子パレット１２は、バネ２０によって動かされ、電磁石１４の脚１４１Ｇ、１４１Ｄの面５０に磁力で引き付けられる。図８Ｂに示すように、電機子パレット１２の傾斜端１２１Ｇと電磁石１４との間の磁気相互作用は、矢印の形で表されているが、エアギャップ１４５の存在のために、電機子パレット１２の傾斜端１２１Ｄと電磁石１４との間の相互作用よりも強い。] 図８Ｂ
[0056] 閉鎖用電磁石１４が非通電状態にされると、電磁石１４が及ぼす電機子パレット１２に対する磁気吸引力は次第に減衰し、電機子パレット１２は、エアギャップ１４５が形成されたその傾斜端１２１Ｇにおいて、反対側の傾斜端１２１Ｄよりも急速に分離する。]
[0057] そのため、電機子パレット１２は、電磁石１４から離れる際、その傾斜端１２１Ｇの方向に傾斜する。この傾斜は、予測可能かつ繰り返し可能である。それは、傾斜が予期して対応可能であり、補正も可能であることを意味する。この傾斜は、以前は、そのランダムな性質のために不利であると考えられていたが、電機子パレット１２の挙動の仕方の予測を可能にし、それにより、精確な弁制御則を実現可能にする。このような制御則によって、より性能が高まり、弁を個別に制御する能力から、十分な利益を引き出すことができる。]
[0058] 電機子パレット１２を所定の方向に強制的に傾斜させる他の形の電機子パレット１２の機械加工も採用可能であることは言うまでもない。穿孔や座ぐりも適すると思われる。]
[0059] 図７を参照すると、電機子パレット１２の傾斜端１２１Ｇは、その上面１２２と下面１２３のそれぞれが機械加工され、電機子パレット１２の傾斜端１２１Ｇの厚み（ｅ）は、その反対側の端の厚さ（Ｄ）より小さく、２つの傾斜端１２１Ｇ、１２１Ｄ間の厚さの差は、１ｍｍの１０分の１のオーダーである。弁アクチュエータの場合、そのような両面１２２、１２３が機械加工された電機子パレット１２により、電機子パレットは、閉鎖用電磁石に対しても、開放用電磁石に対しても強制的に傾斜させられる。] 図７
[0060] 本発明を、この明細書では、閉鎖用電磁石から離れる電機子パレットに関して述べた。しかし本発明は、開放／閉鎖用電磁石に対して接続／分離する電機子パレットにも、適用しうることは言うまでもない。]

权利要求:

請求項1
電磁石（１４、１５）と、前記電磁石（１４、１５）に磁気接続するよう設計された電磁石電機子パレット（１２）とを含み、前記電機子パレット（１２）は、前記電磁石（１４、１５）に形成された接続脚（１４１Ｄ、１４１Ｇ）に接続するよう設計された接続端（１２１Ｌ）を備える、セットであって、磁気接続が切られると、前記電機子パレット（１２）を所定の方向に傾斜させるようにするように、前記電機子パレット（１２）の接続端（１２１Ｌ）と、前記電磁石（１４、１５）の接続脚（１４１Ｄ、１４１Ｇ）との間の接続が非対称であることを特徴とするセット。
請求項2
前記電磁石（１４、１５）の接続脚（１４１Ｄ、１４１Ｇ）は、前記電機子パレット（１２）の接続端（１２１Ｌ）と、前記電磁石（１４）の接続脚（１４１Ｄ、１４１Ｇ）との間に傾斜用エアギャップ（１４５）を作るように、両端のうちの一方のみが機械加工されている、請求項１に記載のセット。
請求項3
前記電磁石（１４、１５）の接続脚（１４１Ｄ、１４１Ｇ）は、前記傾斜用エアギャップ（１４５）を形成する階段状切欠きを有する矩形ブロックの形状である、請求項２に記載のセット。
請求項4
前記電機子パレット（１２）の接続端（１２１Ｌ）と直交する前記電機子パレットの傾斜端（１２１Ｄ、１２１Ｇ）は、前記電機子パレット（１２）の接続端（１２１Ｌ）と、前記電磁石（１４）の接続脚（１４１Ｄ、１４１Ｇ）との間に傾斜用エアギャップ（１４５）を作るように機械加工されている、請求項１に記載のセット。
請求項5
前記電機子パレット（１２）は、２つの接続端（１２１Ｌ）と、前記接続端（１２１Ｌ）に直交する２つの傾斜端（１２１Ｄ、１２１Ｇ）とを有するブロックの形状であり、前記両傾斜端（１２１Ｄ、１２１Ｇ）の厚さが異なっている、請求項４に記載のセット。
請求項6
前記電機子パレット（１２）の傾斜端（１２１Ｄ、１２１Ｇ）間の厚さの差は、０．１ｍｍと０．５ｍｍの間である、請求項５に記載のセット。
請求項7
第１の電磁石（１４）と電磁石電機子パレット（１２）とを含む請求項１〜６のいずれか１項に記載のセットを、第２の電磁石（１５）とともに備える弁アクチュエータであって、前記電機子パレット（１２）の接続端（１２１Ｌ）が、前記第１および第２の電磁石（１４、１５）にそれぞれ形成された２つの接続脚に磁気接続するよう設計されている弁アクチュエータ。
請求項8
前記電機子パレット（１２）と前記第２の電磁石（１５）との間の磁気接続が切られると、前記電機子パレット（１２）を所定の方向に傾斜するよう促すように、前記接続端（１２１Ｌ）と第２の電磁石（１５）の接続脚との間の接続が非対称である、請求項７に記載のアクチュエータ。
請求項9
前記第１および第２の電磁石（１４、１５）は、第１および第２の傾斜用エアギャップ（１４５）をそれぞれ備え、前記第１の傾斜用エアギャップ（１４５）は、前記第２の傾斜用エアギャップ（１４５）と一列に並んで配置されている、請求項７または８のいずれかに記載のアクチュエータ。