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    • 专利摘要:

    公开号:WO1990007638A1
    申请号:PCT/JP1989/001335
    申请日:1989-12-28
    公开日:1990-07-12
    发明作者:Hideo Kawamura
    申请人:Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd.；
    IPC主号:H02K41-00
    专利说明:
    [0001] 明 細
    [0002] バ ル ブ の ス テ ッ ビ ン グ駆動装置
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] 本発明 は 、 エ ン ジ ン の吸排 バル ブの軸端部 に 配設 さ れ た リ ニ ア パ ル ス モ ー タ に よ 該吸排気バル ブ を 開閉駆 動す る バル ブ の ス テ ッ ビ ン グ 動装置 に 関す る 。
    [0005] 背 景 技
    [0006] 従来 の吸排気バル ブの開閉 動装置 と し て は、 1 本の シ ャ フ ト に 吸気用及び排気用 カ ム を 配 し た カ ム シ ャ フ 卜 を 、 ェ ン ジ ン の上部 し く 駆術駔のはり 側面 に 配設す る 。
    [0007] そ し て 、 ベ ル ト 等 の回転伝 手段 に よ り エ ン ジ ン の回 転軸 で あ る ク ラ ン ク シ ャ フ 卜 該カ ム シ ャ フ ト と を連結 し エ ン ジ ン 回転位相 と 同期 し て カ ム シ ャ フ 卜 を回転駆動 す る 。
    [0008] そ し て 、 該 カ ム シ ャ フ 卜 の カ ム 面 か ら ロ ッ カ ー ア ー ム や ブ ッ シ ン グ ロ ッ ド 等 の リ ン ク 機構 を 介 し て バ ル ブ の 軸 端面 を押す
    [0009] 尚 、 吸排気バル ブ は ス プ リ ン グ に よ り 常 に 閉状態 に 保 持 さ れ て お り 、 ノ ル ブ軸端面を押 さ れる こ と に よ り 開 口 す る 。
    [0010] あ る い は 、 吸気用 の カ ム を配 し た吸気カ ム シ ャ フ ト と 排気用 の 力 ム を配 し た排気 カ ム シ ャ フ ト を エ ン ジ ン上部 に 配設 し 、 吸気 カ ム シ ャ フ 卜 の カ ム 面 で吸気バ ル ブ の軸 端部 を 、 そ し て 排気 カ ム シ ャ フ ト の カ ム 面で排気バル ブ の軸端部 を 直接押す こ と に よ り 吸排気バル ブ を 開 口 さ せ る
    [0011] こ の よ う な従来の吸排気バルブの開閉駆動装置は、 力 ム シ ャ フ ト 及び リ ン ク機構を ェ ン ジ ン に付設せねばな ら ず、 そ の た め エ ン ジ ン が大型化する 。
    [0012] ま た該カ ム シ ャ フ ト 及び リ ン ク 機構はェ ン ジ ン の出力 軸に よ り 駆動さ れる ため、 該カ ム シ ャ フ ト 及び リ ン ク機 構を駆動する際の摩擦抵抗に よ り ェ ン ジ ン出力の一部が 消費され、 エ ン ジ ン の実効出力が低下す る 。
    [0013] 更 に、 エ ン ジ ン運転中 に吸排気バ ルブの開閉タ イ ミ ン グを変更で き ず、 所定のエ ン ジ ン回転数に合せてバルブ 開閉タ イ ミ ン グを調整する ため、 該所定の回転数 と異な る回転数での運転時に はェン ジ ンの出力及び効率が低下 する。
    [0014] 上記問題.を解決す る た め に吸排気バルブの開閉駆動を カ ム シ ャ フ ト に よ ら ず電磁石 に よ る電磁力 に よ り 行な う 装置が、 特開昭 5 8 — 1 8 3 8 0 5 号公報、 あ る い は特 開昭 6 1 - 7 6 7 1 3 号公報 に記載さ れて レ、 る
    [0015] しか し、 上記 2 公報 に記載さ れてい る装置 に おいて開 示さ れた電磁石の構成で ほ、 吸排気バルブの駆動 と共に 電磁石 と 磁性体 と の距離が変化 し、 電磁力が急激に変化 し吸排気バルブの動作は極めて不安定であ る と い う 欠点 を有する。
    [0016] 発 明 の 開 示
    [0017] 本発明 は、 上記の点 に鑑みて な さ れ た も の で 、 ェ ン ジ ン の 吸排気バ ル ブ の 開閉駆動を 、 カ ム シ フ 卜 に よ ら ず、 該吸排気 バル ブの軸端部 に 配設 し た リ ユ ア パ ル ス モ ー タ に よ り 吸排気バル ブの開閉駆動を行 な い、 吸排気バ ル ブ の 移動 に 対 し 安定 し た 動作 で 開閉 す る バ ル ブ の ス テ ツ ビ ン グ駆動装置を提供 し ょ う と す る も の で あ る 。
    [0018] 本発明 に よ れ ば、 エ ン ジ ン の吸排気バル ブ に連結 し 、 等間隔 で並設 さ れ た複数個の突起状磁極を有す る 往復運 動 自 在 な磁性体 と 、 該突起状磁極の並設方向 に 該突起'状 磁極 と 異 な る 間 隔 で 対 向配設 さ れ た 複数個 の 固定磁極 と 、 該固定磁極 に 捲設 さ れ磁力線 を発生せ し め る コ イ ル と 、 該 コ イ ル へ の通電を制御 し該固定磁極 と 対応す る突 起状磁極 と の 間 に 作用 す る 電磁力 の合成方向を所定の一 方向 に 一致 さ せ前記磁性体 を駆動せ し め る 磁力線制御手 段 と を有す る こ と を特徴 と す る ノ ル ブの ス テ ツ ビ ン グ駆 動装置 を提供 で き る 。
    [0019] 従 っ て 本発明 の バ ル ブの ス テ ッ ビ ン グ駆動装置 は 、 吸 排気バ ル ブ に 連結 し た磁性体 に 往復方向 に 並設 さ れ た突 起状磁極 と 、 該突起状磁極 と 対向す る 固定磁極 と の間 に 作用 す る 吸引反発力 に よ り 、 吸排気バル ブ を 開閉駆動す る 。
    [0020] よ っ て 、 吸排気バル ブ に 作用 す る 開閉力が、 吸排気バ ル ブの移動 に よ り 変化 し な い の で 、 安定 し た開閉力 を作 用 さ せ る こ と が で き る 。
    [0021] 図面の簡単 な説明
    [0022] 第 1 図 は 、 本発明 の 一実施例 を 示 す プ ロ ッ ク 図 で あ る 。 第 2 図は、 吸気バル ブ軸端部の拡大図で あ る 。
    [0023] 第 3 図 は、 バル ブ移動時の磁力線の状態を示す図で あ る 。
    [0024] 第 4 図は、 ク ラ ン ク 角 と バル ブ移動量の関係を示す図 で あ る 。.
    [0025] 発明 を実施す る た め の最良の形態
    [0026] 以下、 本発明の一実施例を図面 に従 っ て詳細 に説明す る
    [0027] 第 1 図 は本発明 に よ る 駆動装置を示す プロ ッ ク 図で あ り 、 第 2 図 は吸気バル ブの軸端部の拡大図で あ る 。
    [0028] 1 ほ エ ン ジ ン で あ り 、 該ェ ン ジ ン 1 の 出力軸の近傍 に は、 該出力軸の回転数及び回転位相を検知 し信号 に変換 す る 回転セ ン サ 2 が配設 さ れ て い る 。
    [0029] 以下 に ぉ レヽ て、 エ ン ジ ン 1 内の吸排気 口 の開閉を制御 す る た め の吸排気パルプの 内、 主 に吸気ノ ル ブ に つ い て 示す。
    [0030] 8 は セ ラ ミ ッ ク ス等の高強度軽量材料で形成 さ れ た吸 気バル ブで あ り 、 該吸気バル ブ 8 は軸部 を バルプガィ ド 9 に よ り 軸方向 に対 し 自 在 に 軸承さ れて い る 。
    [0031] 吸気管路の吸気 口 に はパルブ シー ト 1 1 が配設さ れ、 吸気バル ブ 8 の傘部 と バル ブ シー ト 1 1 と が密着 し該吸 気口 を閉鎖 し て い る 。
    [0032] ま た吸気バル プ 8 の軸端部 は 、 磁性体か ら な り 一定の ビ ッ チ P で磁極 と な る 突起が周設さ れ たス ケ ィ ル 3 に嵌 合 し て い る 。 該ス ケ ィ ル 3 の外周 に は左右各 々 に 、 1 . 5 P の間隔 で 固定磁極 4 c と 固定磁極 4 d を 有 す る 上部電磁石 4 と 、 同 じ く 1 . 5 P の間隔で固定磁極 6 c .と 固定磁極 6 d を有す る 下部電磁石 6 と が、 1 . 7 5 P の距離を隖て て設置 さ れ、 該上部電磁石 4 と 下部電磁石 6 と は永久磁 石 5 に よ り 連結 さ れ て い る 。
    [0033] ま た 上記固定磁極 4 c ♦ 固定磁極 4 d · 固定磁極 6 c · 固定磁極 6 d に は各々 コ イ ル 4 a ♦ コ イ ル 4 b . コ ィ ル 6 a * コ イ ル 6 b が設置 さ れ て お り 、 固定磁極 4 c と 固定磁極 4 d 、 及び固定磁極 6 c と 固定磁極 6 d と が 直列 に配線 さ れ て レ、 る 。
    [0034] 吸気バル ブ & の左右 に配設 さ れ て い る 上部電磁石 4 に は同一の電力信号が供給 さ れ る よ う に配線 さ れ、 同 じ く 左右の下部電磁石 6 に も 同一の電力信号が供給 さ れ る よ う に 配線 さ れ て レ、 る 。
    [0035] 尚 、 上記通電が停止す る 場合 に 吸気バル ブ 8 の降下を 防止す る た め の ス プ リ ン グ 7 がス ラ イ ダ 3 と ノ ル ブガ ィ ド 9 と の間 に 配設 さ れ て レヽ る 。
    [0036] 上部電磁石 4 及び.下部電磁石 6 への電力信号の供給用 配線 ほ コ ン ト ロ ー ルュニ ッ ト 1 0 内の入出力 イ ン タ ー フ ェ イ ス 1 0 d と 接続 さ れ て レヽ る 。
    [0037] 該入出力 イ ン タ 一 フ ヱ イ ス 1 O d に は回転セ ン サ 2 も 接続 さ れ て い る 。 コ ン ト ロ ールュニ ッ 小 1 0 内部 に は入 出力 イ ン タ ー フ ェ イ ス 1 0 d の他、 デー タ 及 び演算結果 を一時記憶す る R A M 1 0 c 、 プ ロ グ ラ ム 及び各種の関 係マ ッ プを記憶す る R O M 1 0 b 、 R 0 Μ ·1 O b に記憶 された プロ グラ ム の下に演算を行な う C P U 1 0 a 、 コ ン 卜 ロールュニ ッ 卜 1 0 内部の信号の流れを制御する コ ン ト ロ ー ル メ モ リ 1 0 e が設け ら れてレヽ る 。
    [0038] 次に本発明の作用 について説明する。
    [0039] 第 3 図は吸気バルブ 8 の軸端部の磁力線の状態を示す 図である。
    [0040] 図の （ a ) 〜 （ e ) は各々 吸気バルブ 8 の右側を表わ してお り 、 コ イ ル 4 a ♦ コ イ ル 4 b ♦ コ イ ル 6 a · コ ィ ル 6 b の う ち 、 通電状態に あ る も の ほ実線で示 し、 無通 電状態に あ る も の は破線で示す。
    [0041] 開放状態か ら閉塞途中の任意の時点 （ a ) に おいて、 上部電磁石 4 にのみ通電されている 。
    [0042] 該通電方向は固定磁極 4 c 先端に N 極が発生す る方向 であ る。 上部電磁石 4 の コ イ ル 4 a 及びコ イ ル 4 b と は 直列 に接続さ れて い る が、 該通電に よ り 固定磁極 4 c 及 び固定磁極 4 d に発生す る磁力線の方向は逆方向に なる よ う に設定されてい る ので、 コ イ ル 4 b に よ り 発生す る 磁力線ほ永久磁石 5 に よ る磁力線と相殺 し固定磁極 4 d 先端に は極が発生 し ない。
    [0043] コ イ ル 4 a に よ り 発生する磁力線の方向ほ永久磁石 5 の磁力線方向 と 順方向 と なる ので固定磁極 4 c 先端に は N 極が発生 し、 該固定磁極 4 c と対向す る ス ケ ィ ル 3 の 突起に は S 極が発生す る 。
    [0044] こ の時、 下部電磁石 6 の コ イ ル 6 a 及びコ イ ル 6 b に は通電 さ れ て お ら ず、 か つ固定磁極 6 c と ス ケ ィ ル 3 の 突起 と の最短距離 と 固定磁極 6 d と ス ケ ィ ル 3 の突起 と の最短距離 と が等 し い た め、 固定磁極 6 c 及び固定磁極 6 d の双方 に 同強度の S 極が発生す る 。
    [0045] 次 に （ b ) に 示す ご' と く 、 上部電磁石 4 側への通電を 中止 し 、 下部電磁石 6 の コ イ ル 6 a 及び コ イ ル 6 b に 対 し 、 固定磁極 6 d の先端 に S 極が発生す る 方向 に 通電す る 。
    [0046] コ イ ル 6 a 及び コ イ ル 6 b に お レヽ て も 、 該通電 に よ り 固定磁極 6 c 及び固定磁極 6 d に 発生す る 磁力線の方向 は逆方向 に な る よ う に な る よ う に 接続 さ れ て い る た め、 固定磁極 6 c の先端 に は極が発生 し な い。
    [0047] よ っ て 図 に 示す ご と く 、 固定磁極 6 d と ス ケ ィ ル 3 の 突起 と が対向す る 位置で安定状態 と な る 。 該位置 と は （ a ) に 示す位置 よ り ス ゲ イ ル 3 が P 距離上方向へ移動 し た位置で あ る 。
    [0048] 次 に （ c ) に 示す ご と く 、 下部電磁石 6 側への通電を 中止 し 、 上部電磁石 4 側 に 対 し 固定磁極 4 d の先端 に N 極が発生す る 方向 に 通電す る 。
    [0049] 該通電方向 は （ a ) に 示す通電方向 と 逆方向で あ る 。 す る と 固定磁極 4 d と ス ゲ イ ル 3 の 突起 が対向 す る 位 置、 す な わ ち （ b ) に 示す位置 よ り ス ゲ イ ル 3 が ½ P 距 離上方向へ移動 し た位置で安定状態 と な る 。
    [0050] 次 に （ d ) に 示す ご と く 、 上部電磁石 4 側への通電を 中止 し下部電磁石 6 側 に 対 し 固定磁極 6 c に S 極が発生 す る方向、 す なわ ち （ b ) に示す方向 と 逆方向 に通電す る 。
    [0051] す る と ス ゲ イ ル 3 は P 距離上方向へ移動 し固定磁極 6 c と ス ゲ イ ル 3 の突起 と が対向す る 位置 で安定 と な る。
    [0052] 次 に （ e ) に示す ご と く 、 通電状態を （ a ) に示す状 態 と 同一 に す る こ と に よ り 、 固定磁極 4 c と ス ゲ イ ル 3 の突起 と が対向す る位置で安定 と な る 。
    [0053] 上記 （ a ) 〜 （ e ) の操作 に よ り ス ゲ イ ル 3 ほ距離 P だ け上方向へ移動す る 。 該操作を繰返す こ と に よ り ス ケ ィ ル 3 を上方向へ と 移動 さ せ る こ と がで き る 。 ま た上記 操作を逆 に行な う こ と に よ り 吸気バル ブ 8 を下方向へ移 動 さ せ る こ と がで き る こ と は明 白 で あ る 。
    [0054] 第 4 図 は.ク ラ ン ク 角 と バル ブ移動量 と の関係を示す図 で あ る 。
    [0055] 図 に お い て、 横軸 は ク ラ ン ク 角を示 し、 縦軸 は バル ブ 移動量を示す。 ま た本発明 に よ る 場合を実線で示 し、 従 来の カ ム に よ る場合を破線で示す。
    [0056] 回転セ ン サ 2 に よ り 検知 さ れ る ク ラ ン ク 角 がバル ブ開 の タ イ ミ ン グ に な る と バル ブを開方向へ移動 さ せ、 バル ブ閉の タ イ ミ ン グでノ ル ブがバル ブ シー ト 1 1 に着座す る よ う に 制御す る 。
    [0057] 従来の カ ム に よ り バル ブ を駆動す る場合は、 パル ブ の 移動ほ一義的 に決 ま る 。 本発明 の場合は、 図 に示す ご と く 移動量を任意に変化 さ せ る こ と が可能で あ る 。 よ っ て 、 R O M 1 0 b 内 に 予め エ ン ジ ン 回転数 と ノ ル ブ移動量の関係 マ ッ プ を記憶 さ せ て お き 、 回転セ ン サ 2 に よ り 検知 さ れ る エ ン ジ ン 回転数 に よ り バル ブ移動量を 変ィ匕 さ せ る こ と が可能で あ る 。 ま た、 多気筒エ ン ジ ン に お い て は複数の ノ ル ブ を個 々 に制御で き る の で、 ェ ン ジ ン 回転数 に よ り 稼動 さ せ る 気筒を増減 さ せ る こ と も 可能 で あ る 。
    [0058] 上記、 主 に 吸気バル ブ に つ い て説明 し た が排気バル ブ に つ い て も 同様 に 、 本発明 に よ る駆動装置が適用 で ^ る こ と は 明 白 で あ る の で、 排気バル ブ に つ い て の図示 は省 略す る 。'
    [0059] 以上、 本発明の一実施例 を説明 し た が、 本発明 は こ れ に 限定 さ れ る も の で な く 、 木発明 の要 旨 の範囲内 で種 々 の変形が可能で あ っ て 、 こ れ ら を本発明 の範囲か ら 排除 す る も の で ほ な い 。
    [0060] 産業上の利用可能性
    [0061] 本発明 の バル ブ の ス テ ツ ビ ン グ駆動装置 は 、 エ ン ジ ン の吸排気バル ブ を駆動す る 駆動装置 と し て利用 す る こ と が で き 、 特 に 、 エ ン ジ ン 回転数等の運転状態の変化 に 応 じ て 、 該吸排気バル ブの開閉タ イ ミ ン グ を変更す る ェ ン ジ ン に 適 し て レヽ る 。
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    ( 1 ) エ ン ジ ン の吸排気バルブを開閉駆動す る バルブ のス テ ッ ピ ン グ駆動装置は、 次を含む ：
    パルプ （ 8 ) に連結 し、 往復方向に等間隔で並設ざれ た複数個の突起状磁極を有す る 往擅運動 自 在 な磁性体 ( 3 ) ；
    前記突起状磁極の並設方向 に該突起状磁極 と異な る間 隔で対向配設さ れた複数個の固定磁極 （ 4 c · 4 d · 6 c · 6 d ) ；
    前記固定磁極の各々 に捲設さ れ、 該固定磁極に磁力線 を 発 生 せ し め る 励 磁 コ イ ル （ 4 a . 4 b ♦ 6 a . 6 b ) ；
    前記励磁コ イ ル に通電 し前記バルブを開閉駆動す る通 電制御手段 （ 1 0 ) 。
    ( 2 ) 前記バ ルブ は セ ラ ミ ッ ク か ら な る こ と を特徴 と す る請求の範囲第 （ 1 ) 項記載のバルブのス テ ッ ピ ン グ 駆動装置。
    ( 3 ) 前記通電制御手段ほ前記パルプの着座前時に、 前記前記突起状磁極 と 固定磁極と の間 に作用す る電磁力 の合力を開方向 に一致せ しめ着座衝撃を緩和する こ と を 特徴 と する請求の範囲第 （ 1 ) 項記載のバルブのステ ツ ビ ン グ駆動装置。 ( ) 前記通電制御手段 に よ る バル ブの開閉タ イ ミ ン グ ほ エ ン ジ ン （ 1 ) の回転数の変化 に 伴 な い変更 さ れる こ と を特徴 と す る 請求 の範囲第 （ 1 ) 項記載のバル ブの ス テ ッ ピ ン グ駆動装置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    法律状态:
    1990-07-12| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1990-07-12| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
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    1991-01-02| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1990901029 Country of ref document: EP |
    1995-09-27| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1990901029 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP63334960A|JP2579207B2|1988-12-28|1988-12-28|バルブのステッピング駆動装置|
    JP63/334960||1988-12-28||DE1989624420| DE68924420T2|1988-12-28|1989-12-28|Schrittweise wirkende ventiltriebvorrichtung.|
    EP19900901029| EP0404965B1|1988-12-28|1989-12-28|Device for step-driving valves|
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