專利名稱：電磁驅(qū)動閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及電磁驅(qū)動閥，更具體而言，涉及用于內(nèi)燃機中的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動式的電磁驅(qū)動閥。
背景技術(shù)：
作為傳統(tǒng)電磁驅(qū)動閥，例如美國專利No.6,467,k41的說明書公開了電磁致動器，其作為電磁力和彈簧協(xié)同的結(jié)果來激勵內(nèi)燃機的閥。在該說明書中公開的電磁致動器稱作旋轉(zhuǎn)驅(qū)動式，并包括具有閥桿和擺臂的閥，擺臂具有鉸接在支撐框架上的第一端和抵靠在閥桿的上端上的第二端。
由磁芯和繞磁芯纏繞的線圈構(gòu)成的電磁體布置在擺臂的每個相對側(cè)上。電磁致動器還包括設(shè)置在搖臂的第一端處并使閥向著最大打開位置移動的扭桿和布置在閥桿的外周上并使閥向著關(guān)閉位置移動的螺旋彈簧。作為由電磁體產(chǎn)生的電磁力以及扭桿和螺旋彈簧的彈性力的結(jié)果，擺臂以第一端作為支點擺動。
此外，日本專利早期公開No.11-350929公開了一種所謂平行驅(qū)動式的電磁驅(qū)動閥，其目的在于可靠地將磁舌吸引到電磁體并降低能量消耗。在此公開中描述的電磁驅(qū)動閥包括與閥元件一體地形成的閥軸。
在閥軸的徑向上突出的套環(huán)狀磁舌形成在閥軸上，且第一電磁體和第二電磁體布置為將磁舌夾在其間。該電磁驅(qū)動閥還包括串聯(lián)布置在閥軸的軸向上的、使閥元件向著關(guān)閉位置移動的上彈簧和使閥元件向著最大打開位置移動的上彈簧。根據(jù)該平行驅(qū)動式閥，由第一電磁體和第二電磁體產(chǎn)生的電磁力以及下彈簧和上彈簧的彈性力直接作用在閥軸上，從而閥軸執(zhí)行往復(fù)運動。
在日本專利早期公開No.11-350929中公開的平行驅(qū)動式的電磁驅(qū)動閥中，下彈簧、上彈簧、第一電磁體和第二電磁體設(shè)置為在閥軸的軸向上對準的方式。因此，電磁驅(qū)動閥趨向于具有大高度。當這樣的電磁驅(qū)動閥被用作用于車輛等的發(fā)動機的進氣/排氣門時，其難以滿足發(fā)動機安裝高度的需求。同時，根據(jù)美國專利No.6,467,441的說明書中公開的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動式的電磁致動器，扭桿布置在擺臂的第二端處，由此一定程度上限制了致動器的高度。另一方面，因為如日本專利早期公開No.11-350929中公開的電磁驅(qū)動閥那樣，螺旋彈簧沿著閥桿布置，所以致動器的高度并沒有低至令人滿意的程度。
此外，根據(jù)美國專利No.6,467,441的說明書中公開的電磁致動器，兩個電磁體設(shè)置為在閥桿的軸向上對準的方式。同時，根據(jù)日本專利早期公開No.11-350929中公開的電磁驅(qū)動閥，第一電磁體和第二電磁體設(shè)置為在閥軸的軸向上對準的方式。這樣，分別為諸如閥打開和閥關(guān)閉之類的不同目的設(shè)置的電磁體也成為增大電磁致動器和電磁驅(qū)動閥高度的因素。

發(fā)明內(nèi)容
進行了本發(fā)明以解決上述問題，且本發(fā)明的一個目的是提供具有更小高度并獲得良好安裝特性的電磁驅(qū)動閥。
根據(jù)本發(fā)明一個方面的電磁驅(qū)動閥通過電磁力和彈性力的協(xié)同而被激勵。所述電磁驅(qū)動閥包括從動閥，其具有閥軸并沿著所述閥軸延伸的方向進行往復(fù)移動；第一和第二擺動構(gòu)件，其互相間隔且每個具有耦合到所述閥軸以允許所述擺動構(gòu)件的自由擺動的一端和由基座構(gòu)件支撐以允許所述擺動構(gòu)件的自由擺動的另一端；以及第一和第二彈簧構(gòu)件，其分別設(shè)置在所述第一擺動構(gòu)件的所述另一端處和所述第二擺動構(gòu)件的所述另一端處，并對所述第一和第二擺動構(gòu)件施加所述彈性力。
根據(jù)如上構(gòu)造的電磁驅(qū)動閥，包括多個擺動構(gòu)件的平行連桿機構(gòu)被用于其中作為擺動構(gòu)件的擺動移動的結(jié)果使得從動閥進行往復(fù)移動的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動式閥門。通過采用平行連桿機構(gòu)，第一和第二彈簧構(gòu)件可以分別布置在第一和第二擺動構(gòu)件的另一端處，由此不再需要確保第一和第二彈簧構(gòu)件沿著閥軸延伸的方向上的空間。因此，可以抑制電磁驅(qū)動閥沿著閥軸延伸的方向上的長度(此后，也稱作電磁驅(qū)動閥的高度)，且電磁驅(qū)動閥可以獲得改善的安裝特性。
優(yōu)選地，所述從動閥在第一位置和第二位置之間進行往復(fù)移動。所述第一和第二彈簧構(gòu)件對所述第一和第二擺動構(gòu)件施加所述彈性力，使得所述從動閥保持在所述第一位置和所述第二位置之間的中間位置處。根據(jù)如上構(gòu)造的電磁驅(qū)動閥，第一和第二彈簧構(gòu)件使得從動閥在第一位置或第二位置處向著中間位置移動。即，分別施加的彈性力和電磁力使得從動閥往復(fù)。
優(yōu)選地，電磁驅(qū)動閥還包括布置在所述第一擺動構(gòu)件和所述第二擺動構(gòu)件之間、并對所述第一和第二擺動構(gòu)件施加所述電磁力的的電磁體。根據(jù)如上構(gòu)造的電磁驅(qū)動閥，僅需要在第一擺動構(gòu)件和第二擺動構(gòu)件之間布置單個電磁體，以使得從動閥往復(fù)。因此，與其中多個永磁體布置在閥軸延伸的方向上的示例相比，可以抑制電磁驅(qū)動閥的高度。此外，因為可以減少電磁體的數(shù)量，所以可以降低電磁驅(qū)動閥的制造成本。
根據(jù)本發(fā)明另一個方面的電磁驅(qū)動閥通過電磁力和彈性力的協(xié)同而被激勵。所述電磁驅(qū)動閥包括從動閥，其具有閥軸并沿著所述閥軸延伸的方向進行往復(fù)移動；第一和第二擺動構(gòu)件，其互相間隔且每個具有耦合到所述閥軸以允許所述擺動構(gòu)件的自由擺動的一端和由基座構(gòu)件支撐以允許所述擺動構(gòu)件的自由擺動的另一端；和電磁體，其具有單線圈并布置在所述第一擺動構(gòu)件和所述第二擺動構(gòu)件之間。作為流動經(jīng)過所述單線圈的結(jié)果，所述電磁力施加到所述第一和第二擺動構(gòu)件。應(yīng)該注意，此處使用的“單線圈”表示由單個連續(xù)線實現(xiàn)的線圈。
根據(jù)如上構(gòu)造的電磁驅(qū)動閥，包括多個擺動構(gòu)件的平行連桿機構(gòu)被用于其中作為擺動構(gòu)件的擺動移動的結(jié)果使得從動閥進行往復(fù)移動的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動式閥門。通過采用平行連桿機構(gòu)，僅需要將由單線圈實現(xiàn)的電磁體布置在第一擺動構(gòu)件和第二擺動構(gòu)件之間，以通過分別施加的由電磁體產(chǎn)生的電磁力和彈性力使得從動閥往復(fù)。因此，與其中由多個線圈構(gòu)成的電磁體布置在閥軸延伸的方向上的示例相比，可以抑制電磁驅(qū)動閥的高度，且電磁驅(qū)動閥可以獲得改善的安裝特性。此外，通過使用由單線圈事實的電磁體，可以降低電磁驅(qū)動閥的制造成本。
優(yōu)選地，所述電磁體被構(gòu)造為使得當所述第一和第二擺動構(gòu)件中的任一個擺動構(gòu)件被吸引到所述電磁體時將饋送到所述單線圈的電流的方向反向，所述電磁力在離開所述電磁體的方向上作用在所述第一和第二擺動構(gòu)件中的已經(jīng)被吸引到所述電磁體的任一個擺動構(gòu)件上。根據(jù)如上構(gòu)造的電磁驅(qū)動閥，可以提高擺動構(gòu)件移動離開電磁體的性能，并可以實現(xiàn)穩(wěn)定的擺動移動和功率消耗的降低。此外，因為通過單線圈實施的電磁體獲得了前述效果，所以不需要增大線圈的數(shù)量。
優(yōu)選地，所述第一和第二擺動構(gòu)件相對于所述從動閥可移動地設(shè)置，使得所述一端耦合到所述閥軸的位置與所述另一端由所述基體構(gòu)件支撐的位置之間的距離可變。根據(jù)如上構(gòu)造的電磁驅(qū)動閥，第一和第二擺動構(gòu)件在一端側(cè)上的距離根據(jù)一端和另一端之間的距離的改變而變化。由此，能以簡單和容易的方式獲得允許從動閥的往復(fù)移動所經(jīng)歷的距離(此后，也稱作從動閥的提升量)可變的機構(gòu)。
優(yōu)選地，電磁驅(qū)動閥還包括檢測所述第一和第二擺動構(gòu)件以所述另一端為支點擺動的角度的傳感器部分。根據(jù)如上構(gòu)造的電磁驅(qū)動閥，基于由傳感器部分檢測的第一和第二擺動構(gòu)件的擺動角度以及第一和第二擺動構(gòu)件的行程來計算第一和第二擺動構(gòu)件在一端側(cè)上的擺動距離，由此可以控制從動閥的提升量。由此，為了控制從動閥的提升量，不需要在例如閥軸的端部處設(shè)置傳感器，并可以進一步抑制電磁驅(qū)動閥的高度。
優(yōu)選地，所述閥軸具有設(shè)置在所述第一擺動構(gòu)件的所述一端和所述第二擺動構(gòu)件的所述一端之間的緩沖構(gòu)件。根據(jù)如上構(gòu)造的電磁驅(qū)動閥，緩沖構(gòu)件設(shè)置為容納從動閥的往復(fù)移動的相對末端處的配準誤差。因此，電磁驅(qū)動閥可以實現(xiàn)所期望的性能。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供具有更小高度并獲得優(yōu)良的安裝特性的電磁驅(qū)動閥。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電磁驅(qū)動閥的剖視圖。
圖2是示出圖1中的下盤片(上盤片)的立體圖。
圖3是示出圖1中的電磁體的立體圖。
圖4是示出在閥打開側(cè)上的位移末端處的上盤片和下盤片的示意圖。
圖5是示出在中間位置處的上盤片和下盤片的示意圖。
圖6是示出在閥關(guān)閉側(cè)上的位移末端處的上盤片和下盤片的示意圖。
圖7是示出從動閥的提升量與作用在從動閥上的力之間關(guān)系的圖。
圖8是用于示出從動閥的提升量與從上盤片的一端到另一端的距離之間關(guān)系的、電磁驅(qū)動閥的示意圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電磁驅(qū)動閥的示意圖。
圖10是圖9中的電磁驅(qū)動閥的變化方案的示意圖。
圖11是部分示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的電磁驅(qū)動閥的示意圖。
圖12是示出其中相反方向的電流被立即饋送到圖11中的電磁驅(qū)動閥的狀態(tài)的剖視圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的電磁驅(qū)動閥的示意圖。
具體實施例方式
此后將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。
(第一實施例)根據(jù)本實施例的電磁驅(qū)動閥實現(xiàn)為在諸如汽油發(fā)動機或柴油發(fā)動機之類的內(nèi)燃機中的發(fā)動機閥門(進氣門或排氣門)。在本實施例中，將假定該電磁驅(qū)動閥實現(xiàn)為進氣門而給出說明，但是，應(yīng)該注意該電磁驅(qū)動閥在實現(xiàn)為排氣門時可以類似地構(gòu)造。
參考圖1，電磁驅(qū)動閥10是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動式電磁驅(qū)動閥。采用了平行連桿機構(gòu)作為用于電磁驅(qū)動閥的操作機構(gòu)。電磁驅(qū)動閥10包括具有在一個方向上延伸的閥桿12的從動閥14，通過接收施加到其的電磁力和彈性力而擺動的下盤片21和上盤片31，產(chǎn)生電磁力的閥打開/關(guān)閉電磁體60(此后，簡稱為電磁體60)，以及具有彈性力的上彈簧26和下彈簧36。從動閥14在接收下盤片21和上盤片31的擺動時在其中閥桿12延伸的方向(箭頭103所示的方向)上執(zhí)行往復(fù)移動。
從動閥14安裝在形成有進氣口17的氣缸蓋41上。閥座42設(shè)置在氣缸蓋41的進氣口17連通到未示出的燃燒室的位置處。從動閥14還包括形成在閥桿12的端部處的傘形部分13。從動閥14的往復(fù)移動使得傘形部分13緊密接觸閥座42或移動離開閥座42，從而打開或關(guān)閉進氣口17。換言之，當閥桿12提升時，從動閥14定位在閥關(guān)閉位置。在另一方面，當閥桿12降低時，從動閥14定位在閥打開位置。
閥桿12由下閥桿12m和上閥桿12n組成，下閥桿12m從傘形部分13延續(xù)，上閥桿12n連接到下閥桿12m，連接調(diào)節(jié)器16置于其間。具有更容易收縮且不容易伸展屬性的連接調(diào)節(jié)器16實現(xiàn)了作為上閥桿12n和下閥桿12m之間的緩沖構(gòu)件的功能。下閥桿12n形成有從其外周表面突出的耦合銷12p，且上閥桿12n在離開耦合銷12q的位置處形成有從其外周表面突出的耦合銷12q。
在氣缸蓋41中，設(shè)置了用于可滑動地在軸向上引導(dǎo)下閥桿12m的閥導(dǎo)承43，并在離開閥導(dǎo)承43的位置處設(shè)置了用于可滑動地在軸向上引導(dǎo)上閥桿12n的閥桿導(dǎo)承45。閥導(dǎo)承43和閥桿導(dǎo)承45由諸如不銹鋼之類的金屬材料形成，以承受相對于閥桿12的高速滑動移動。
參考圖1和2，下盤片21具有一端22和另一端23，并在與閥桿12相交的方向上從一端22延伸到另一端23。在一端22一側(cè)上，下盤片21形成為類似具有矩形表面21a和21b的平板。在另一端23一側(cè)上，下盤片21形成為類似形成有孔27的中空圓筒。下盤片21具有形成在一端22一側(cè)上的凹口28，且細長孔24分別形成在凹口28的相對壁表面中。
上盤片31與下盤片21類似地成形，并形成有分別與一端22、另一端23、表面21b、表面21a、孔27、凹口28和細長孔24相對應(yīng)的一端32、另一端33、表面3 1b、表面31a、孔37、凹口38和細長孔34。下盤片21和上盤片31由軟磁金屬形成。
通過將耦合銷12p插入到孔24中，下盤片21的一端22耦合到下閥桿12m以允許盤片的自由擺動。通過將耦合銷12q插入到孔34中，上盤片31的一端32耦合到上閥桿12n以允許盤片的自由擺動。平行于閥桿12延伸的盤片基座51設(shè)置在氣缸蓋41的頂表面上。下盤片21的另一端23被支撐以允許盤片繞盤片基座51中的支點25自由擺動，而上盤片31的另一端33被支撐以允許盤片繞盤片基座51中的支點35的自由擺動。以這種結(jié)構(gòu)，下盤片21和上盤片31分別以作為中心的支點25和35擺動，以使得從動閥14往復(fù)。
下彈簧26和上彈簧36分別設(shè)置在另一端23和33處。下彈簧26以使得下盤片21繞支點25順時針移動的方式對下盤片21施加彈性力。上彈簧36以使得上盤片31繞支點35順時針移動的方式對上盤片31施加彈性力。當尚未施加來自電磁體60(將在下文說明)的電磁力時，上盤片21和下盤片31被下彈簧26和上彈簧36定位在閥打開側(cè)的位移末端和閥關(guān)閉側(cè)的位置末端之間中間的位置處。
參考圖1和圖3，電磁體60在下盤片21和上盤片31之間的位置處設(shè)置在盤片基座51中。電磁體60由閥打開/關(guān)閉線圈62和閥打開/關(guān)閉磁芯61構(gòu)成，閥打開/關(guān)閉磁芯61由磁性材料形成并具有分別面對上盤片31的表面31a和下盤片21的表面21a的吸觸表面61a和51b。閥打開/關(guān)閉磁芯61具有在從下盤片21或下盤片31的一端到另一端的方向上延伸的軸部61p。閥打開/關(guān)閉線圈62設(shè)置為繞軸部61p纏繞的方式，并由單線圈實現(xiàn)。
盤片基座51還包括閥打開永磁體55、和位于與閥打開永磁體55相對的一側(cè)上的閥關(guān)閉永磁體56，電磁體60置于其間。閥打開永磁體55具有面對下盤片21的表面21b的吸觸表面55a。在吸觸表面55a和永磁體60的吸觸表面61b之間界定了下盤片21擺動的空間72。此外，閥關(guān)閉永磁體56具有面對上盤片31的表面31b的吸觸表面56a。在吸觸表面56a和永磁體60的吸觸表面61a之間界定了上盤片31擺動的空間71。
現(xiàn)在將描述電磁驅(qū)動閥10的操作。參考圖4，當從動閥14處于閥打開位置時，閥打開/關(guān)閉線圈62被供應(yīng)有在如箭頭111所示方向上繞閥打開/關(guān)閉磁芯61的軸部61p流動的電流。這里，在上盤片31所處的一側(cè)上，電流如圖4所示在從紙張的前面向后面流動。因此，磁通量以如箭頭112所示的方向在閥打開/關(guān)閉磁芯61中流動，并產(chǎn)生將上盤片31向著電磁體60的吸觸表面61a吸引的電磁力。在另一方面，下盤片21被閥打開永磁體55吸引到吸觸表面55a。因此，上盤片31和下盤片21抵抗繞支點25布置的下彈簧26的彈性力，并如圖4所示被保持在閥打開側(cè)上的位移末端處。
參考圖5，當供應(yīng)到閥打開/關(guān)閉線圈62的電流停止時，由電磁體60產(chǎn)生的電磁力消失。然后作為下彈簧26的彈性力的結(jié)果，上盤片31和下盤片21分別移動離開吸觸表面61a和55a，并開始向著中間位置擺動。由下彈簧26和上彈簧36施加的彈性力趨于將上盤片31和下盤片21保持在中間位置。因此，在越過中間位置的位置處，在與擺動方向相反的方向上的力由上彈簧36作用在上盤片31和下盤片21上。另一方面，因為慣性力在擺動方向上作用在上盤片31和下盤片21上，所以上盤片31和下盤片21會擺動至越過中間位置的位置。
參考圖6，在越過中間位置的位置處，電流在如箭頭111所示的方向上再次饋送給閥打開/關(guān)閉線圈62。這里，在下盤片21所處的一側(cè)上，電流如圖6所示從紙張的前面向后面流動。因此，磁通量以如箭頭132所示的方向在閥打開/關(guān)閉磁芯61中流動，并產(chǎn)生將下盤片21向著電磁體60的吸觸表面61b吸引的電磁力。在另一方面，上盤片31被閥關(guān)閉永磁體56吸引到吸觸表面56a。
這里，上盤片31也被由電磁體60產(chǎn)生的電磁力吸引到電磁體60的吸觸表面61a。這里，上盤片21和電磁體60之間因為其間的空間狹窄而電磁力更強。因此如圖6所示，上盤片31和下盤片21從越過中間位置的位置擺動到閥關(guān)閉側(cè)上的位移末端。
此后，如上所述，供應(yīng)到閥打開/關(guān)閉線圈62的電流在一定時機重復(fù)地開始和停止。這樣，使得上盤片31和下盤片21在閥打開側(cè)和閥關(guān)閉側(cè)上的位置末端之間擺動，由此作為擺動移動的結(jié)果，從動閥14進行往復(fù)移動。
如上所述，根據(jù)本實施例，簡單地設(shè)置了由單線圈實現(xiàn)的永磁體，以使得下盤片31和上盤片21擺動并使得從動閥14往復(fù)。因此，與其中設(shè)置用于閥打開和閥關(guān)閉的兩個電磁體的示例相比，可以將用于電磁體的昂貴部件的數(shù)量減半。此外，因為僅需要對閥打開/關(guān)閉線圈62供應(yīng)電流，所以如同電磁體的情況，設(shè)置在EDU(電子驅(qū)動單元)(為每個線圈所需的一種電路元件)中的電路元件的數(shù)量也可以減半。在本實施例中，雖然針對一個進氣門給出了說明，但是內(nèi)燃機包括多個閥門，且每個閥門需要一個電磁驅(qū)動閥。因此，可以整體上在內(nèi)燃機中實現(xiàn)顯著的成本節(jié)省。
此外，在圖1中，連接調(diào)節(jié)器16設(shè)置在上閥桿12n和下閥桿12m之間。連接調(diào)節(jié)器16設(shè)置為容納從動閥14在閥關(guān)閉位置處的配準誤差，并使傘形部分13與閥座42可靠地進行接觸。在本實施例中，采用了使下盤片21和上盤片31同時擺動以允許從動閥14的往復(fù)移動的平行連桿機構(gòu)。但是，實際上，由于在盤片部件之間引起的尺寸誤差或組裝誤差將使得從動閥14的配準誤差容易發(fā)生。因此，在包括平行連桿機構(gòu)的電磁從動閥10中設(shè)置連接調(diào)節(jié)器16是特別有效的。
在示出從動閥的提升量和作用在從動閥上的力之間的關(guān)系的圖7中，從動閥在閥打開位置處的提升量被假定為0，且提升量被假定為隨著從動閥向著閥關(guān)閉位置移動而增大。此外，在圖7中，實線74表示在如圖1所示的電磁驅(qū)動閥中從動閥14的提升量和作用在從動閥14上的電磁力之間的關(guān)系，而點劃線76表示從動閥14的提升量和下彈簧26作用在從動閥14上的彈性力之間的關(guān)系。而且，在圖7中，為了與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動式的電磁驅(qū)動閥10比較，虛線75表示在平行驅(qū)動式的電磁驅(qū)動閥中從動閥的提升量和作用在從動閥上的電磁力之間的關(guān)系。
參考圖1和7，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動式的電磁驅(qū)動閥10中，支點25與電磁體60的電磁力作用的位置之間的距離小于支點25與耦合到從動閥14的下盤片21的一端22之間的距離，且支點35與電磁體60的電磁力作用的位置之間的距離小于支點35與耦合到從動閥14的上盤片31的一端32之間的距離。因此，與其中電磁體串聯(lián)布置在從動閥的閥桿延伸的方向上且電磁力直接作用在從動閥上的平行驅(qū)動式電磁驅(qū)動閥相比，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動式的電磁驅(qū)動閥中，在閥打開位置和閥關(guān)閉位置處作用在從動閥14上的電磁力更小。
此外，在閥打開位置和閥關(guān)閉位置之間中間的位置處，在平行驅(qū)動式的電磁驅(qū)動閥中，電磁體距離電磁力作用在其上的從動閥的磁舌基本等距離地布置。在另一方面，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動式的電磁驅(qū)動閥10中，從電磁體60到下盤片21的距離向著另一端23而變小，且從電磁體60到上盤片31的距離向著另一端33而變小。因為在距離電磁體的距離小的位置處作用大的電磁力，所以旋轉(zhuǎn)驅(qū)動式的電磁驅(qū)動閥可以比平行驅(qū)動式的電磁驅(qū)動閥對從動閥14施加更大的電磁力。
如上所述，雖然旋轉(zhuǎn)驅(qū)動式的電磁驅(qū)動閥10可以在中間位置處實現(xiàn)大電磁力，但是在閥打開位置和閥關(guān)閉位置處電磁力變得較弱。因此，在本實施例中，設(shè)置了用于在閥打開位置處吸引下盤片21的閥打開永磁體55和用于在閥關(guān)閉位置處吸引上盤片31的閥關(guān)閉永磁體56。作為這些永磁體的布置的結(jié)果，可以補償在閥打開位置和閥關(guān)閉位置處不足的電磁力，以防止電磁體60的功率消耗的增大。此外，在中間位置處可以基本獲得足夠大的電磁力，所以可以降低電磁體60中的總功率消耗。
根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電磁驅(qū)動閥10通過電磁力和彈性力的協(xié)同而被激勵。電磁驅(qū)動閥10包括從動閥14、下盤片21和上盤片31、以及上彈簧26和下彈簧36，從動閥14具有用作閥軸的閥桿12并沿著閥桿12延伸的方向進行往復(fù)移動，下盤片21和上盤片31用作互相間隔的第一和第二擺動構(gòu)件，并分別具有耦合到閥桿12以允許盤片的自由擺動的一端22和32，以及由用作基座構(gòu)件的盤片基座51支撐以允許盤片的自由擺動的另一端23和33，下彈簧26和上彈簧36用作分別設(shè)置在下盤片21的另一端23處和上盤片31的另一端33處、并對下盤片21和上盤片31施加彈性力的第一和第二彈簧構(gòu)件。
從動閥14在被假定為第一位置的閥打開側(cè)上的位移末端與被假定為第二位置的閥關(guān)閉側(cè)上的位移末端之間往復(fù)。下彈簧26和上彈簧36將彈性力施加到下盤片21和上盤片31，以將從動閥14保持在閥打開側(cè)上的位移末端與閥關(guān)閉側(cè)上的位移末端之間的中間位置處。
電磁驅(qū)動閥10通過電磁力和彈性力的協(xié)同而被激勵。電磁驅(qū)動閥10包括從動閥14、下盤片21和上盤片31、以及電磁體60，從動閥14具有閥桿12并沿著閥桿12延伸的方向進行往復(fù)移動，下盤片21和上盤片31互相間隔并分別具有耦合到閥桿12以允許盤片的自由擺動的一端22和32，以及由盤片基座51支撐以允許盤片的自由擺動的另一端23和33，電磁體60具有由單線圈實現(xiàn)并布置在下盤片21和上盤片31之間的閥打開/關(guān)閉線圈62。當電流流動經(jīng)過閥打開/關(guān)閉線圈62時，電磁力作用在下盤片21和上盤片31上。
電磁驅(qū)動閥10還包括閥打開永磁體55和閥關(guān)閉永磁體56，閥打開永磁體55用作第一永磁體并以下盤片21置于其間而設(shè)置在與閥打開電磁體60相對的一側(cè)，閥關(guān)閉永磁體56用作第二永磁體并以上盤片31置于其間而設(shè)置在與閥關(guān)閉電磁體60相對的一側(cè)上。
根據(jù)如上構(gòu)造的本發(fā)明第一實施例中的電磁驅(qū)動閥10，下彈簧26和上彈簧36分別設(shè)置在下盤片21的另一端23處和上盤片31的另一端33處。因此，下彈簧26和上彈簧36可以布置在與從動閥14間隔的位置處，以實現(xiàn)閥桿12的更短長度。因此，電磁驅(qū)動閥10可以在高度上較短，且電磁驅(qū)動閥10可以在安裝在內(nèi)燃機方面獲得改善的特性。此外，根據(jù)電磁驅(qū)動閥10，布置在下盤片21和上盤片31之間的單個電磁體60使得下盤片21和上盤片31擺動。因此，電磁驅(qū)動閥10可以進一步在高度上較短。
如圖1所示的電磁驅(qū)動閥10還包括允許從動閥14的可變提升量的機構(gòu)?，F(xiàn)在將說明允許從動閥14的可變提升量的該機構(gòu)。
參考圖1，具有齒輪53的電機54組裝到氣缸蓋41。與齒輪53嚙合的齒輪52形成在盤片基座51的底表面上。盤片基座51可以在與閥桿12延伸的方向垂直的方向上移動。這里，電磁體60、上盤片31、下盤片21、閥打開永磁體55、和閥關(guān)閉永磁體56還一起移動。因此，通過移動盤片基座51，改變在上盤片31的一端32耦合到閥桿12的位置與盤片基座51支撐另一端33處的支點35之間的距離，并改變下盤片21的一端22耦合到閥桿12的位置與盤片基座51支撐另一端23處的支點25之間的距離。
圖8是用于示出從動閥的提升量和從上盤片的一端到另一端的距離之間的關(guān)系的示意圖。雖然此后將針對上盤片給出說明，但是應(yīng)注意，該說明也適用于下盤片。參考圖8，假定一端32耦合到閥桿12的位置與支點35之間的距離和從動閥14的提升量分別表示為A和X，且上盤片31的擺動角度表示為θ。則，提升量X可如下表達。
X＝2×A×sin(θ/2)從此等式可見，作為盤片基座51移動的結(jié)果，距離A改變，并因此可以改變從動閥14的提升量X。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以在不為從動閥14提供特別裝置的情況下實現(xiàn)允許從動閥14的可變提升量的機構(gòu)。
用于檢測上盤片31和下盤片21的擺動角度θ的旋轉(zhuǎn)角度傳感器可以設(shè)置在上盤片31的另一端33和下盤片21的另一端23處。這里，當盤片基座51的行程表示為a，提升量X可如下表達。
X＝2×(A+a)×sin(θ/2)基于此等式，可以通過使用由旋轉(zhuǎn)角度傳感器檢測的擺動角度θ來計算從動閥14的提升量X，并可以基于獲得值控制從動閥14的提升量。如上所述，根據(jù)本實施例，可以不在從動閥14中直接設(shè)置傳感器的情況下獲知從動閥14的提升量。因此，當控制從動閥14的提升量時，電磁驅(qū)動閥10的高度不增大，且電磁驅(qū)動閥10還可以維持優(yōu)良的安裝特性。
(第二實施例)在示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電磁驅(qū)動閥的圖9中，與第一實施例中的電磁驅(qū)動閥10相同或相應(yīng)的元件安排有相同的標號。因此，將不再重復(fù)冗余結(jié)構(gòu)的說明。
圖9示出了設(shè)置在傘形部分13和下盤片21的一端22之間的彈簧構(gòu)件86、分別設(shè)置在下盤片21的另一端23處和上盤片31的另一端33處的彈簧構(gòu)件85和84、設(shè)置在下盤片21和上盤片31之間的引力產(chǎn)生構(gòu)件82和81、以下盤片21置于其間而設(shè)置在與引力產(chǎn)生構(gòu)件82的相對側(cè)上的引力產(chǎn)生構(gòu)件83、以及以上盤片31置于其間而設(shè)置在與引力產(chǎn)生構(gòu)件81相對側(cè)上的引力產(chǎn)生構(gòu)件80。
首先，將說明需要作為關(guān)鍵組成特征的、分別設(shè)置在第一和第二擺動構(gòu)件的另一端處的第一和第二彈簧構(gòu)件的本發(fā)明第二實施例。電磁驅(qū)動閥包括在彈簧構(gòu)件85和84的每個位置處的扭力彈簧，和在彈簧構(gòu)件86處以補償不足的彈性力的閥彈簧。然而，設(shè)置在彈簧構(gòu)件85和84的位置處的扭力彈簧有助于閥彈簧的尺寸減小。因此，可以有效地抑制電磁驅(qū)動閥的高度。同時，諸如電磁體或永磁體之類產(chǎn)生引力的合適組合的構(gòu)件可以布置作為引力產(chǎn)生構(gòu)件80至83，而不限于第一實施例所述的方式。
現(xiàn)在將說明需要作為關(guān)鍵組成特征的、布置在第一和第二擺動構(gòu)件之間的電磁體的本發(fā)明第二實施例。電磁驅(qū)動閥包括在引力產(chǎn)生構(gòu)件81和82的每個位置處的電磁體。在另一方面，當可以施加彈性力以將從動閥14保持在預(yù)定中間位置時，合適組合的扭力彈簧和閥彈簧可以布置作為彈簧構(gòu)件84至86。例如，使上盤片31繞支點35逆時針移動的扭力彈簧設(shè)置在彈簧構(gòu)件84的位置處，而使閥桿12在閥關(guān)閉方向上移動的閥彈簧設(shè)置在彈簧構(gòu)件86的位置處。在彈簧構(gòu)件85的位置處，僅設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度傳感器，而不設(shè)置扭力彈簧。
在示出了圖9中的電磁驅(qū)動閥的變化方案的圖10中，與圖9相同或相應(yīng)的元件安排有相同的標號。參考圖10，根據(jù)該變化方案的電磁驅(qū)動閥包括與上盤片31間隔布置的盤片88。盤片88具有耦合到閥桿12的一端89和設(shè)置有彈簧構(gòu)件94并被支撐以允許盤片繞支點91自由擺動的另一端90。引力產(chǎn)生構(gòu)件93與盤片88相鄰地設(shè)置在上盤片31和盤片88之間。引力產(chǎn)生構(gòu)件92以盤片88置于其間而設(shè)置在與引力產(chǎn)生構(gòu)件93相對側(cè)上。
本發(fā)明還可應(yīng)用于包括三個或更多用作擺動構(gòu)件的盤片的電磁驅(qū)動閥。在此情況下，為了滿足本發(fā)明的需求，扭力彈簧、電磁體、永磁體等可以合適地布置在圖中所示的彈簧構(gòu)件和引力產(chǎn)生構(gòu)件的位置處。
根據(jù)如上構(gòu)造的本發(fā)明第二實施例中的電磁驅(qū)動閥，可以獲得與第一實施例相類似的效果。
(第三實施例)根據(jù)本實施例的電磁驅(qū)動閥與第一實施例中的電磁驅(qū)動閥10相類似地構(gòu)造，但是對電磁體供應(yīng)電流的方法不同。
參考圖11，閥打開/關(guān)閉線圈62被供應(yīng)有在如箭頭121所示方向上繞閥打開/關(guān)閉磁芯61的軸部61p流動的電流。這里，磁通量以如箭頭122所示的方向在閥打開/關(guān)閉磁芯61中流動，并產(chǎn)生將上盤片31向著電磁體60的吸觸表面61a吸引的電磁力。參考圖12，在本實施例中，在如圖11所示的狀態(tài)下，饋送到閥打開/關(guān)閉線圈62的電流的方向相反。換言之，以如箭頭124所示的方向繞閥打開/關(guān)閉磁芯61的軸部61p流動的電流被立即供應(yīng)到閥打開/關(guān)閉線圈62。
通過使電流饋送的方向反向，使得磁通量的方向反向。因此，磁通量以如箭頭123所示的方向在閥打開/關(guān)閉磁芯61中流動。然后，在上盤片31和電磁體60之間產(chǎn)生排斥力，由此上盤片31可以容易地移動離開吸觸表面61a。此后，如第一實施例中所述的方法，停止對電磁體60的電流供應(yīng)，以使得上盤片31擺動到中間位置。當下盤片21被吸引到電磁體60的吸觸表面61b時，電流饋送的方向以類似方式反向。
根據(jù)如上構(gòu)造的本發(fā)明第三實施例中的電磁驅(qū)動閥，可以獲得與第一實施例中相類似的效果。此外，上盤片31和下盤片21更容易移動離開電磁體60，由此可以穩(wěn)定盤片的擺動移動。而且，可以進一步降低電磁體60的功率消耗。
(第四實施例)根據(jù)本實施例的電磁驅(qū)動閥基本上以與第一實施例中的電磁驅(qū)動閥10相類似的方式構(gòu)造。因此，將不再重復(fù)冗余結(jié)構(gòu)的說明。
參考圖13，在本實施例中，電磁體95布置在下盤片21和上盤片31之間。電磁體95包括磁芯99和由單線圈實現(xiàn)的線圈96，磁芯99由部分97和98的組合構(gòu)成，部分97和98每個具有基本E形橫截面。線圈96以線圈繞部分97的軸部97p并繞部分98的軸部98p纏繞的方式設(shè)置在磁芯99中。
根據(jù)如上構(gòu)造的本發(fā)明第四實施例中的電磁驅(qū)動閥，可以獲得與第一實施例相類似的效果。此外，通過電磁體95可以將更大的電磁力施加到下盤片21和上盤片31。
在第一至第四實施例中說明的電磁驅(qū)動閥的結(jié)構(gòu)可以合適地組合以實現(xiàn)另一種電磁驅(qū)動閥。
雖然已經(jīng)詳細說明并解釋了本發(fā)明，但是可以清楚理解的是，對本發(fā)明的說明和解釋僅通過解釋和示例的方式，而非采取限制的方式，本發(fā)明的精神和范圍僅由所附各項權(quán)利要求限制。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明主要用作汽油發(fā)動機、柴油發(fā)動機等中的進氣門或排氣門。
權(quán)利要求
1.一種電磁驅(qū)動閥，其通過電磁力和彈性力的協(xié)同而被激勵，所述電磁驅(qū)動閥包括從動閥(14)，其具有閥軸(12)并沿著所述閥軸(12)延伸的方向進行往復(fù)移動；第一和第二擺動構(gòu)件(21、31)，其互相間隔且每個具有耦合到所述閥軸(12)以允許所述擺動構(gòu)件的自由擺動的一端(22、32)和由基座構(gòu)件(51)支撐以允許所述擺動構(gòu)件的自由擺動的另一端(23、33)；以及第一和第二彈簧構(gòu)件(26、36)，其分別設(shè)置在所述第一擺動構(gòu)件(21)的所述另一端(23)處和所述第二擺動構(gòu)件(31)的所述另一端(33)處，并對所述第一和第二擺動構(gòu)件(21、31)施加所述彈性力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁驅(qū)動閥，其中所述從動閥(14)在第一位置和第二位置之間進行往復(fù)移動，且所述第一和第二彈簧構(gòu)件(26、36)對所述第一和第二擺動構(gòu)件(21、31)施加所述彈性力，使得所述從動閥(14)保持在所述第一位置和所述第二位置之間的中間位置處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁驅(qū)動閥，還包括布置在所述第一擺動構(gòu)件(21)和所述第二擺動構(gòu)件(31)之間、并對所述第一和第二擺動構(gòu)件(21、31)施加所述電磁力的的電磁體(60)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁驅(qū)動閥，其中所述第一和第二擺動構(gòu)件(21、31)相對于所述從動閥(14)可移動地設(shè)置，使得所述一端(22、32)耦合到所述閥軸(12)的位置與所述另一端(23、33)由所述基體構(gòu)件(51)支撐的位置之間的距離可變。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁驅(qū)動閥，還包括檢測所述第一和第二擺動構(gòu)件(21、31)以所述另一端(23、33)為支點擺動的角度的傳感器部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁驅(qū)動閥，其中所述閥軸(12)具有設(shè)置在所述第一擺動構(gòu)件(21)的所述一端(22)和所述第二擺動構(gòu)件(31)的所述一端(32)之間的緩沖構(gòu)件(16)。
7.一種電磁驅(qū)動閥，其通過電磁力和彈性力的協(xié)同而被激勵，所述電磁驅(qū)動閥包括從動閥(14)，其具有閥軸(12)并沿著所述閥軸(12)延伸的方向進行往復(fù)移動；第一和第二擺動構(gòu)件(21、31)，其互相間隔且每個具有耦合到所述閥軸(12)以允許所述擺動構(gòu)件的自由擺動的一端(22、32)和由基座構(gòu)件(51)支撐以允許所述擺動構(gòu)件的自由擺動的另一端(23、33)；和電磁體(60)，其具有單線圈(62)并布置在所述第一擺動構(gòu)件(21)和所述第二擺動構(gòu)件(31)之間；其中作為流動經(jīng)過所述單線圈(62)的結(jié)果，所述電磁力施加到所述第一和第二擺動構(gòu)件(21、31)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁驅(qū)動閥，其中所述電磁體被構(gòu)造為使得當所述第一和第二擺動構(gòu)件(21、31)中的任一個擺動構(gòu)件被吸引到所述電磁體(60)時將饋送到所述單線圈(62)的電流的方向反向，所述電磁力在離開所述電磁體(60)的方向上作用在所述第一和第二擺動構(gòu)件(21、31)中的已經(jīng)被吸引到所述電磁體(60)的任一個擺動構(gòu)件上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁驅(qū)動閥，其中所述第一和第二擺動構(gòu)件(21、31)相對于所述從動閥(14)可移動地設(shè)置，使得所述一端(22、32)耦合到所述閥軸(12)的位置與所述另一端(23、33)由所述基體構(gòu)件(51)支撐的位置之間的距離可變。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電磁驅(qū)動閥，還包括檢測所述第一和第二擺動構(gòu)件(21、31)以所述另一端(23、33)為支點擺動的角度的傳感器部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁驅(qū)動閥，其中所述閥軸(12)具有設(shè)置在所述第一擺動構(gòu)件(21)的所述一端(22)和所述第二擺動構(gòu)件(31)的所述一端(32)之間的緩沖構(gòu)件(16)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電磁驅(qū)動閥，其通過電磁力和彈性力的協(xié)同而被激勵。該電磁驅(qū)動閥包括從動閥(14)，其具有閥軸(12)并沿著閥軸(12)延伸的方向進行往復(fù)移動；下盤片(21)和上盤片(31)，其互相間隔且每個具有耦合到閥軸(12)以允許盤片的自由擺動的一端(22、32)和由基座構(gòu)件(51)支撐以允許盤片的自由擺動的另一端(23、33)；以及下彈簧(26)和上彈簧(36)，其分別設(shè)置在下盤片(21)的另一端(23)處和上盤片(31)的另一端(33)處，并對下盤片(21)和上盤片(31)施加彈性力。以此結(jié)構(gòu)，可以提供減小高度并獲得優(yōu)良的安裝特性的電磁驅(qū)動閥。
文檔編號H01F7/08GK1985073SQ20058002314
公開日2007年6月20日 申請日期2005年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月9日
發(fā)明者杉江豐, 淺野昌彥 申請人:豐田自動車株式會社