JP2002343631A - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一対のコアアッシィの相対位置が適正な位置か
らずれてアーマチャの最大変位量が変化するのを、部品
点数の増加なしに的確に抑制することのできる電磁アク
チュエータを提供する。 【解決手段】電磁アクチュエータ７は、アーマチャ１１
を挟むように設けられる一対のコアアッシィ１２ａ，１
２ｂと、コアアッシィ１２ａ，１２ｂの内部に設けられ
るコイルと一体にモールド成型されて当該コアアッシィ
１２ａ、１２ｂの間に挟まれるスペーサ２４とを備え
る。そして、一対のコアアッシィ１２ａ，１２ｂはスペ
ーサ２４によって互いの相対位置が位置決めされ、それ
らコアアッシィ１２ａ，１２ｂの間には上記スペーサ２
４によってアーマチャ１１を往復移動させることの可能
な移動空間が確保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁アクチュエー
タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば内燃機関の吸排気バル
ブの弁体を開閉動作させるのに電磁アクチュエータを用
いることが提案されている。

【０００３】こうした電磁アクチュエータは、弁体と一
体移動するアーマチャと、アーマチャを弁体が開閉動作
方向両側から挟むように設けられた一対のコアアッシィ
とを備えている。これらコアアッシィは、内部にコイル
及び当該コイルを保持するコアが設けられ、上記アーマ
チャに対して電磁吸引力を作用させる電磁石としての機
能を有している。そして、一対のコアアッシィによる電
磁吸引力をアーマチャに対し交互に作用させると、アー
マチャが往復移動して電磁アクチュエータが駆動され、
内燃機関の吸排気バルブの弁体が開閉動作する。

【０００４】ところで、上記のような電磁アクチュエー
タにおいては、一対のコアアッシィの間にアーマチャが
往復移動可能な移動空間を確保する必要がある。そのた
め、例えば特開平１１−２６０６３８号公報に記載され
た電磁アクチュエータのように、上記アーマチャの移動
空間を確保するためにスペーサを用いることも考えられ
る。

【０００５】ここで、上記スペーサによってアーマチャ
の移動空間を確保する構造について図４を参照して説明
する。図４は上記公報に記載された電磁アクチュエータ
のコアアッシィに対し、スペーサがどのように取り付け
られているかを示す側面図である。

【０００６】同図に示されるように、アーマチャ１０１
の移動方向（図中上下方向）両側に設けられた一対のコ
アアッシィ１０２には、それぞれコアアッシィ１０２の
幅方向（図中左右方向）に延びる横穴１０３が形成され
ている。また、一対のコアアッシィ１０２の幅方向両側
にはそれぞれスペーサ１０４が設けられ、これらスペー
サ１０４において上記横穴１０３に対応する部分にはピ
ン穴１０５が設けられている。そして、ピン穴１０５と
横穴１０３とにピン１０６を嵌め込むことにより、一対
のコアアッシィ１０２の間隔がスペーサ１０４によって
固定され、それらコアアッシィ１０２の間にアーマチャ
１０１の移動空間が確保されるようになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、横穴１
０３及びピン穴１０５とピン１０６との嵌め合いが精度
良く行われていないと、一対のコアアッシィ１０２の相
対位置が適正な位置から例えばアーマチャ１０１の往復
移動方向にずれることになる。その結果、一対のコアア
ッシィ１０２の間に存在するアーマチャ１０１の移動空
間を適正な大きさに保持することができず、アーマチャ
１０１の最大変位量が適正な値から変化してしまうとい
う問題がある。

【０００８】特に、アーマチャ１０１が往復移動に伴っ
てコアアッシィ１０２に接触すると、その際の衝撃が横
穴１０３及びピン穴１０５とピン１０６との接触面に働
くため、それらの嵌め合いの精度が低いと上記接触面が
衝撃により変形し、一対のコアアッシィ１０２の相対位
置が適正な位置から大きくずれる可能性が高い。

【０００９】また、上記のような横穴１０３及びピン穴
１０５とピン１０６との嵌め合いによってアーマチャ１
０１の移動空間を確保するためには、スペーサ１０４の
他にコアアッシィ１０２毎にピン１０６を設けなければ
ならず、部品点数の増加も無視できない問題となる。

【００１０】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、一対のコアアッシィの相対
位置が適正な位置からずれてアーマチャの最大変位量が
変化するのを、部品点数の増加なしに的確に抑制するこ
とのできる電磁アクチュエータを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。上記
目的を達成するため、請求項１記載の発明では、内部に
コイルが設けられた一対のコアアッシィをアーマチャの
両側に配置し、このアーマチャを電磁力により前記一対
のコアアッシィの間で往復移動させる電磁アクチュエー
タにおいて、前記アーマチャの移動空間を確保するため
のスペーサを前記コイルと一体にモールド成形して前記
一対のコアアッシィの間に挟まれるように前記コアアッ
シィに取り付けた。

【００１２】上記構成によれば、一対のコアアッシィの
相対位置を位置決めするスペーサは、それらコアアッシ
ィの間に挟まれるためにアーマチャの往復移動方向につ
いて位置ずれすることはない。また、スペーサはコイル
と一体にモールド成形されるため、電磁アクチュエータ
の部品点数が増加することもない。従って、一対のコア
アッシィの相対位置が適正な位置からずれてアーマチャ
の最大変位量が変化するのを、部品点数の増加なしに的
確に抑制することができるようになる。

【００１３】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記スペーサは、少なくとも二つ設けら
れていることを要旨とした。上記構成によれば、一対の
コアアッシィの間に複数のスペーサが挟まれるため、そ
れらコアアッシィの相対位置を上記各スペーサによって
適正に位置決めすることができ、アーマチャの最大変位
量を確実に適正値に保持することができるようになる。

【００１４】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
発明において、前記スペーサは、前記アーマチャの移動
軌道を挟む両側に位置するものとした。上記構成によれ
ば、スペーサがアーマチャの移動軌道を挟む両側にて一
対のコアアッシィの間に挟まれるため、それらコアアッ
シィの相対位置を上記各スペーサによって適正に位置決
めすることができ、アーマチャの最大変位量を確実に適
正値に保持することができるようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電磁アクチュエー
タを内燃機関の吸気バルブや排気バルブとして用いられ
る電磁駆動バルブに適用した一実施形態について、図１
及び図２を参照して説明する。

【００１６】図１に示すように、電磁駆動バルブ１は、
燃焼室２に通じるポート３を開閉する弁体４から突出し
てシリンダヘッド５にて往復移動可能に支持される弁軸
６と、この弁軸６を往復駆動する電磁アクチュエータ７
とを備えている。そして、弁軸６の往復移動に伴って弁
体４がポート３の弁座３ａに離着座することにより同ポ
ート３が開閉される。

【００１７】弁軸６において、弁体４側の端部と反対側
の端部には、ロアリテーナ８が設けられている。このロ
アリテーナ８とシリンダヘッド５との間には、ロアスプ
リング９が圧縮状態で配設されている。弁体４及び弁軸
６は、このロアスプリング９によって閉弁方向（図１の
上方向）に付勢されている。

【００１８】電磁アクチュエータ７は、弁軸６と同軸上
に配設されたアーマチャシャフト１０と、アーマチャシ
ャフト１０の略中央部分に固定された高透磁率材料から
なる板状のアーマチャ１１と、アーマチャ１１の厚さ方
向両側に配置された一対のコアアッシィ１２ａ，１２ｂ
とを備えている。また、一方のコアアッシィ１２ａの上
側にはアッパキャップ１４が配設されている。このアッ
パキャップ１４にはアーマチャ１１の中立位置を調節す
るためのアジャストボルト２９が取り付けられている。
そして、アッパキャップ１４及び一対のコアアッシィ１
２ａ，１２ｂは、アーマチャシャフト１０と平行に延び
るピン１５により同シャフト１０と直交する方向につい
ての位置決めがなされた状態で、ボルト１６によって固
定されている。

【００１９】上記アーマチャシャフト１０は一対のコア
アッシィ１２ａ，１２ｂを貫通しており、同シャフト１
０の一端（図中下端）には弁軸６のロアリテーナ８側の
端部が当接している。また、アーマチャシャフト１０の
他端にはアッパリテーナ１３が固定されている。このア
ッパリテーナ１３とアッパキャップ１４との間には、ア
ッパスプリング１７が圧縮状態で配設されている。そし
て、アーマチャシャフト１０はアッパスプリング１７に
より弁軸６側に付勢され、このアーマチャシャフト１０
の付勢力によって弁軸６及び弁体４が開弁方向（図中下
方向）に付勢されている。

【００２０】一対のコアアッシィ１２ａ，１２ｂの内部
には、高透磁率材料によって形成されたコア１８と、同
コア１８に保持されたコイルユニット１９とが設けられ
ている。このコイルユニット１９の内部にはコイル２０
が埋め込まれており、同コイル２０への通電に基づきコ
アアッシィ１２ａ，１２ｂが電磁石として機能し、アー
マチャ１１に対し電磁吸引力を作用させるようになって
いる。そして、コアアッシィ１２ａ側のコイル２０、及
びコアアッシィ１２ｂ側のコイル２０への通電を制御
し、コアアッシィ１２ａ，１２ｂによる電磁吸引力をア
ーマチャ１１に対して交互に作用させることで、アーマ
チャ１１及びアーマチャシャフト１０が弁軸６の軸線方
向に往復移動し、それに伴い弁体４が開閉駆動される。

【００２１】上記アーマチャ１１は、その表面に耐摩耗
性を向上させるための処理が施されている。即ち、金属
微粒子をエア等により高速でアーマチャ１１の表面に衝
突させることで同表面の固さを向上させ、アーマチャ１
１の耐摩耗性向上が図られている。従って、アーマチャ
１１が上記往復移動に伴ってコアアッシィ１２ａ，１２
ｂに接触したときにアーマチャ１１が摩耗するのを抑制
することができる。

【００２２】次に、コイルユニット１９についての詳
細、及びコアアッシィ１２ａ，１２ｂへの上記コイルユ
ニット１９の取付構造について図２を参照して説明す
る。図２は電磁アクチュエータ７の内部構造を示す分解
斜視図である。なお、コアアッシィ１２ａ，１２ｂは、
アーマチャ１１を中心として対称に配置されており、単
に配置及び作動タイミングが異なるだけで構成について
は同一であるため、以下では一方のコアアッシィ１２ｂ
に関してのみ説明する。

【００２３】図２に示されるように、コアアッシィ１２
ｂは、上述したコア１８及びコイルユニット１９のほか
に、コア１８が当接するコアプレート２１と、コア１８
を挟むように設けられて同じくコアプレート２１に当接
する一対のコアブロック２２とを備えている。

【００２４】コイルユニット１９は、環状をなすととも
にコイル２０（図２には図示せず）が埋め込まれるコイ
ル部２３と、コイル部２３における図中上面の外縁に一
体形成された一対のスペーサ２４とからなる。上記コイ
ル部２３はコイル２０を熱可塑性樹脂でモールド成形し
たものであり、上記スペーサ２４もコイル２０と一体に
熱可塑性樹脂でモールド成形されている。コイル部２３
及びスペーサ２４におけるアーマチャ１１側とは反対側
の面（図中下面）には、発泡鋳鉄等の発泡金属からなる
シート状の吸音材２５が取り付けられている。

【００２５】一方、コア１８及びコアブロック２２に
は、コイル部２３が収容される環状の保持溝２６が形成
されている。そして、保持溝２６にコイル部２３を嵌め
込むことにより、コイルユニット１９がコア１８及びコ
アブロック２２に保持されるようになっている。この状
態にあっては、スペーサ２４はコアブロック２２の図中
上側に位置することとなり、コイルユニット１９に取り
付けられた吸音材２５はコイル部２３及びスペーサ２４
とコア１８及びコアブロック２２との間に挟まれること
となる。

【００２６】スペーサ２４、コアブロック２２、及びコ
アプレート２１には、ピン１５（図１）が貫通するピン
穴２７及びボルト１６（図１）がねじ込まれるボルト穴
２８が形成されている。そして、コアアッシィ１２ａ，
１２ｂの間にアーマチャ１１を配置し、且つ各コアアッ
シィ１２ａ，１２ｂ側のスペーサ２４を重ね合わせた状
態で、それらコアアッシィ１２ａ，１２ｂの固定が行わ
れる。この固定は、ピン穴２７にピン１５を挿入した状
態でボルト穴２８にねじ込まれたボルト１６を締め付け
ることにより行われる。

【００２７】このようにコアアッシィ１２ａ，１２ｂが
固定された状態にあっては、スペーサ２４がアーマチャ
シャフト１０（アーマチャ１０の移動軌道）両側にそれ
ぞれ位置し、コアアッシィ１２ａ，１２ｂの間に挟まれ
た状態となる。そして、これらスペーサ２４によってコ
アアッシィ１２ａ，１２ｂの相対位置が位置決めされ、
コアアッシィ１２ａ，１２ｂの間にアーマチャ１１が往
復移動する移動空間が確保される。この移動空間のアー
マチャ１１の移動方向についての大きさに応じて、アー
マチャ１１の最大変位量が決まるようになる。

【００２８】以上詳述した本実施形態によれば、以下に
示す効果が得られるようになる。 （１）コアアッシィ１２ａ，１２ｂの相対位置を位置決
めするためのスペーサ２４は、それらコアアッシィ１２
ａ，１２ｂの間に挟まれるため、アーマチャの往復移動
方向（アーマチャシャフト１０の軸線方向）について位
置ずれすることはない。また、このスペーサ２４はコイ
ル２０と一体にコイルユニット１９としてモールド成形
されるものであるため、電磁アクチュエータ７の部品点
数が増加することもない。従って、電磁アクチュエータ
７の部品点数の増加を招くことなく、コアアッシィ１２
ａ，１２ｂの相対位置が適切な位置からずれるのを抑制
し、そのずれに伴いアーマチャ１１の最大変位量が変化
するのを抑制することができる。

【００２９】（２）上記スペーサ２４はアーマチャシャ
フト１０の両側でそれぞれコアアッシィ１２ａ、１２ｂ
に挟まれるため、それらコアアッシィ１２ａ，１２ｂの
相対位置を上記各スペーサ２４によって適正に位置決め
することができ、アーマチャ１１の最大変位量を確実に
適正値に保持することができるようになる。

【００３０】（３）アーマチャ１１が往復移動に伴って
コアアッシィ１２ａ，１２ｂに接触するときの衝突音
を、コイル部２３及びスペーサ２４とコア１８及びコア
ブロック２２との間の吸音材２５によって低減すること
ができる。

【００３１】（４）アーマチャ１１の表面に金属微粒子
を高速で衝突させて同表面の固さを向上させているた
め、アーマチャ１１の耐摩耗性を向上させることができ
る。なお、本実施形態は、例えば以下のように変更する
こともできる。

【００３２】・本実施形態では、一つのコイルユニット
１９に二つのスペーサ２４を設けたが、例えば図３に示
されるようにコイルユニット１９に一つだけスペーサ２
４を設け、二つのコイルユニット１９の各スペーサ２４
がそれぞれアーマチャシャフト１０の両側に位置するよ
うコイルユニット１９を電磁アクチュエータに組み付け
てもよい。

【００３３】・本実施形態では、吸音材２５をコイル部
２３及びスペーサ２４におけるアーマチャ１１側とは反
対側の面（図２の下面）に設けたが、コイル部２３とス
ペーサ２４とのいずれか一方のみに取り付けてもよい。

【００３４】・吸音材２５を省略して部品点数を減らし
てもよい。 ・電磁アクチュエータ７を機関バルブ以外の機構に適用
してもよい。次に、以上の実施形態から把握することが
できる技術的思想を、その効果とともに以下に記載す
る。

【００３５】（１）請求項１〜３のいずれかに記載の電
磁アクチュエータにおいて、前記モールド成形されたコ
イル及びスペーサの少なく一方における前記アーマチャ
側と反対側の面に吸音材を設けたことを特徴とする電磁
アクチュエータ。

【００３６】上記構成によれば、アーマチャが往復移動
に伴ってコアアッシィに接触するときの衝突音を吸音材
によって低減することができる。 （２）上記（１）に記載の電磁アクチュエータにおい
て、前記吸音材は発泡金属からなることを特徴とする電
磁アクチュエータ。

【００３７】上記構成によれば、アーマチャが往復移動
に伴ってコアアッシィに接触するときの衝突音を発泡金
属からなる吸音材によって低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の電磁アクチュエータが適用される
電磁駆動バルブ全体を示す断面図。

【図２】電磁アクチュエータの内部構造を示す分解斜視
図。

【図３】コイルユニットの他の例を示す略図。

【図４】電磁アクチュエータにおいてスペーサによりア
ーマチャの移動空間を確保する構造の従来例を示す側面
図。

【符号の説明】 １…電磁駆動バルブ、７…電磁アクチュエータ、１０…
アーマチャシャフト、１１…アーマチャ、１２ａ，１２
ｂ…コアアッシィ、１８…コア、１９…コイルユニッ
ト、２０…コイル、２１…コアプレート、２２…コアブ
ロック、２３…コイル部、２４…スペーサ、２５…吸音
材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 7/16 Ｑ (72)発明者 飯田 達雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 服部 宏之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 櫻木 武 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G018 CA12 DA34 DA38 DA83 FA07 GA03 GA18 GA32 3H106 DA07 DA25 DB03 DB14 DB26 DB32 DC02 DC17 EE20 EE34 GA30 KK17 5E048 AA09 AB01 AD07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部にコイルが設けられた一対のコアアッ
   シィをアーマチャの両側に配置し、このアーマチャを電
   磁力により前記一対のコアアッシィの間で往復移動させ
   る電磁アクチュエータにおいて、 前記アーマチャの移動空間を確保するためのスペーサを
   前記コイルと一体にモールド成形して前記一対のコアア
   ッシィの間に挟まれるように前記コアアッシィに取り付
   けたことを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 【請求項２】前記スペーサは、少なくとも二つ設けられ
   ている請求項１記載の電磁アクチュエータ。
3. 【請求項３】前記スペーサは、前記アーマチャの移動軌
   道を挟む両側に位置する請求項２記載の電磁アクチュエ
   ータ。