JP2003028333A - 電磁駆動バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インナコアからの熱引けを向上させて、温度上
昇にともなう電磁力の低下を抑制することのできる電磁
駆動バルブを提供する。 【解決手段】電磁駆動バルブ１９はコア、電磁コイル４
１及び永久磁石５５を備える。コアは、内側に位置する
インナコア４２と、そのインナコア４２を取囲むアウタ
コア４７とからなる。電磁コイル４１及び永久磁石５５
は、それぞれインナコア４２及びアウタコア４７間に配
置される。このように構成された電磁駆動バルブ１９で
は、電磁コイル４１による電磁力に加え永久磁石５５に
よる吸引力がアーマチャに作用することにより、弁体が
駆動される。電磁駆動バルブ１９は、さらに非磁性材料
からなり、かつインナコア４２及びアウタコア４７をア
ッパヘッド１３に機械的に固定する熱伝達部材として、
アルミニウム製のフランジ３４を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気バ
ルブ又は排気バルブを構成する機構として好適な電磁駆
動バルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、内燃機関の吸気バルブ又は排気
バルブとして、カムシャフトの回転に基づいて開閉駆動
されるバルブに代えて、電磁力によって開閉駆動される
電磁駆動バルブを採用することが考えられている。こう
した電磁駆動バルブは、吸気バルブ又は排気バルブとし
て機能する弁体、弁体と一体に変位するアーマチャ、ア
ーマチャを中立位置に付勢する一対のスプリング、及び
アーマチャの変位方向に配設される一対の電磁石を備え
る。電磁石は電磁コイル及びコアからなる。この電磁駆
動バルブでは、電磁コイルへの通電により励磁電流が流
れると、アーマチャに対し電磁石に向かう電磁力が作用
する。従って、一対の電磁石に交互に励磁電流が流され
ることにより、弁体が開閉駆動される。

【０００３】ところで、上記構成の電磁駆動バルブでは
アーマチャが電磁石に接近するにつれて、アーマチャに
作用するスプリングの付勢力が大きくなる。このため、
アーマチャをスプリングの付勢力に抗して電磁石に吸引
及び保持するには、アーマチャと電磁石との間に大きな
吸引力を作用させることが必要となる。この要求を満た
す一方法として、アーマチャを電磁石に吸引及び保持す
る際に励磁電流を増加させることが考えられるが、反
面、消費電力の増大を招いてしまう。

【０００４】そこで、例えば特開平１１−３５０９２９
号公報では、電磁石を構成するコアを、インナコアとそ
のインナコアを取囲むアウタコアとに分け、両コアの間
に永久磁石を配置することが提案されている。この電磁
駆動バルブによると、アーマチャがコアに接近すると、
アーマチャに対し、コア側に引寄せられる向きの磁気吸
引力が作用する。このため、電磁コイルに、アーマチャ
を保持するための保持電流を流すことが不要となり、そ
の分、消費電力の低減を図ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報に
記載された電磁駆動バルブは、前述したように電磁石に
より消費電力を低減できる構造を有しているものの、通
電により電磁石の構成部品で発生した熱が逃げやすい構
造とはなっていない。具体的には、アウタコアにフラン
ジ部が形成されて、このフランジ部においてアウタコア
がハウジング（シリンダヘッド）に取付けられるととも
に、インナコアが永久磁石を介してアウタコアに取付け
られる構造となっている。この構造では、例えばアウタ
コアで発生した熱はフランジ部を介してハウジングに伝
わり、シリンダヘッド内を流れる冷却水等によって冷却
される。しかし、インナコアで発生した熱は、熱伝導率
の低い永久磁石を介してアウタコアやシリンダヘッドに
伝達されることから、インナコアからの熱引けが悪い。
そのため、インナコアの温度が高くなり、発熱エネルギ
による損失が増大して電磁力が低下する。そして、この
低下にともない電磁石による吸引力が少なくなって効率
が低下する問題がある。

【０００６】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、インナコアからの熱引けを
向上させて、温度上昇にともなう電磁力の低下を抑制す
ることのできる電磁駆動バルブを提供することにある。

【０００７】

【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。請求
項１に記載の発明では、インナコア及びそのインナコア
を取囲むアウタコアからなるコアと、前記インナコア及
び前記アウタコア間にそれぞれ配置された電磁コイル及
び永久磁石とを備え、前記電磁コイルによる電磁力に加
え前記永久磁石による吸引力をアーマチャに作用させる
ことにより、弁体を駆動するようにした電磁駆動バルブ
において、非磁性材料からなり、前記インナコア及び前
記アウタコアを機械的に固定する熱伝達部材をさらに備
えている。

【０００８】ここで、インナコア及びアウタコアは、磁
気的には互いに絶縁され、機械的にはある位置関係で固
定される必要がある。請求項１に記載の発明では非磁性
材料からなる熱伝達部材が用いられ、前記機械的固定が
この熱伝達部材によって行われる。このため、インナコ
アに発生する熱は熱伝達部材を介して伝達されることと
なる。従って、インナコアに発生する熱が熱伝導率の低
い永久磁石を介して伝達される従来の構造に比べ、イン
ナコアでの熱が熱伝達部材を介して伝達されやすくな
り、インナコアからの熱引けが向上する。このようにし
てインナコアの温度を上がりにくくし、電磁石による吸
引力の低下を抑制することができる。

【０００９】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記熱伝達部材はアルミニウム製の
フランジにより構成され、前記インナコア及び前記アウ
タコアはそれぞれ前記フランジを介してハウジングに固
定されているとする。

【００１０】ここで、アウタコアにフランジ部を形成し
て、このフランジ部においてコアをハウジングに固定す
る従来の構造では、フランジ部が形成される分、アウタ
コアが大きくなる。これにともない、比重が大きくかつ
比較的高価な鉄心材の使用量も多くなる。これに対し、
請求項２に記載の発明では、従来のフランジ部に相当す
る箇所が、コアとは別体のフランジにより構成され、し
かもそのフランジが、鉄心材よりも比重が小さく、かつ
鉄心材よりも価格の低いアルミニウムによって形成され
ている。このため、鉄心材の使用量を必要最小限に抑え
て、電磁駆動バルブの軽量化及び低コスト化を図ること
ができる。

【００１１】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記アウタコアはパイプ材を加工す
ることにより形成されているとする。上記の構成によれ
ば、アウタコアの材料としてパイプ材が用いられる。パ
イプ材が予め管状をなしていることから、同パイプ材に
少ない加工を施すだけで、インナコア、電磁コイル及び
永久磁石を取囲み得るアウタコアを形成することができ
る。このため、アウタコアの材料としてバルク材（塊）
を用いる場合に比べ、そのアウタコアを低いコストで形
成することができる。

【００１２】請求項４に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記アウタコアは板材を加工するこ
とにより形成されているとする。上記の構成によれば、
アウタコアの材料として板材が用いられる。この板材に
対し塑性加工の一種である曲げ加工を施すことにより、
管状体を形成することができる。さらに、この管状体に
適宜加工を施すことにより、インナコア、電磁コイル及
び永久磁石を取囲み得るアウタコアを形成することがで
きる。このため、アウタコアの材料としてバルク材
（塊）を用いる場合に比べ、そのアウタコアを低いコス
トで形成することができる。

【００１３】なお、アウタコアがスリットを有するもの
である場合、請求項３に記載の発明では、パイプ材の一
部を切削する等してスリットを入れるための加工が必要
となる。これに対し、請求項４に記載の発明では、板材
の両端間に間隙が生ずるように同板材を曲げ加工するだ
けでよく、曲げ加工の後で、スリットを入れるための加
工を新たに行わなくてすむ。

【００１４】請求項５に記載の発明では、請求項２〜４
のいずれか１つに記載の発明において、前記インナコア
及び前記アウタコアはロウ付けにより前記フランジに固
定されているとする。

【００１５】上記の構成によれば、インナコア及びアウ
タコアのフランジへの固定に際し、ロウ付けが行われ
る。被接合材であるインナコア、アウタコア及びフラン
ジよりも融点の低い金属又は合金が溶融され、被接合材
間の隙間に満たされ、被接合材が相互に接合される。従
って、インナコア及びアウタコアと、フランジとが互い
に異なる金属材料によって形成されているにもかかわら
ず、それらを溶融させることなく、比較的低いコストで
確実に接合させることができる。

【００１６】請求項６に記載の発明では、請求項２〜４
のいずれか１つに記載の発明において、前記フランジ及
び前記コアの一方は、他方に設けられた凹部に対し塑性
変形により入り込んでおり、この凹部への入り込みによ
り前記コアが前記フランジに固定されているとする。

【００１７】上記の構成によれば、コアのフランジへの
固定に際し、フランジ及びコアの一方に対し例えば外力
が加えられることにより、その一部が塑性変形し、他方
に設けられた凹部に入り込む。この凹部への入り込みに
より、コアがフランジに係止される。従って、この場合
にも請求項５に記載の発明と同様にして、コアを異種金
属からなるフランジに対し比較的低いコストで確実に固
定することができる。

【００１８】請求項７に記載の発明では、請求項２〜４
のいずれか１つに記載の発明において、前記フランジ
は、前記インナコア及び前記アウタコアの少なくとも一
部を取囲んだ状態で鋳造により形成されているとする。

【００１９】上記の構成によれば、アルミニウム製フラ
ンジの形成に際しては、鋳型の所定の箇所にインナコア
及びアウタコアをそれぞれ配置した状態で、溶融金属を
その鋳型に流し込む。鋳型内に溶融金属を満たした後、
その溶融金属を冷却により凝固させると、インナコア及
びアウタコアの少なくとも一部を取囲んだ状態のフラン
ジが一体に形成される。このようにして、インナコア及
びアウタコアと一体となったフランジを比較的低いコス
トで形成することができる。

【００２０】請求項８に記載の発明では、請求項１〜７
のいずれか１つに記載の発明において、前記アウタコア
には、その内外を連通させるスリットが形成されてお
り、前記電磁コイルの配線が前記スリットを通して前記
アウタコアの外部に引出されているとする。

【００２１】上記の構成によれば、スリットは、アウタ
コアにおいて磁束の変化によって誘導される渦電流の発
生量を低減する。このスリットと電磁コイルの配線を引
出す箇所とが合致されることにより、本来、渦電流の発
生量を減らすために設けられたスリットが、配線の引出
し用間隙を兼ねることとなる。このため、配線の引出し
用のスリットを新たに設けなくてもすむ。これにともな
い電磁駆動バルブの構造を簡素化するとともに、コスト
の低減を図ることができる。

【００２２】また、フランジにインナコア及びアウタコ
アを固定した後に、電磁コイルの配線をアウタコアのス
リットに通すことにより、それらのインナコア及びアウ
タコア間に電磁コイルを組付けることが可能となる。従
って、コアをフランジに固定する場合において、電磁コ
イルの組付けに際し、その電磁コイルの耐熱性を考慮し
なくてもすむ。特に、請求項５に記載の発明でのロウ付
け、及び請求項７に記載の発明での鋳造では、コアの固
定に際し熱の発生をともなうが、このような場合であっ
ても、熱の影響を受けることなく電磁コイルを組付ける
ことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電磁駆動バルブを
内燃機関に適用した一実施形態について、図面に基づき
説明する。

【００２４】図１に示すように、内燃機関１０のシリン
ダヘッド１２は、ハウジングとしてのアッパヘッド１３
とロアヘッド１４とを備えている。ロアヘッド１４に
は、吸気通路の一部又は排気通路の一部をなすポート１
５が形成され、その燃焼室１６側の端部に弁座（バルブ
シート）１７が設けられている。アッパヘッド１３及び
ロアヘッド１４には、吸気バルブ又は排気バルブとして
機能する弁体１８を有する電磁駆動バルブ１９が取付け
られている。ポート１５は、弁体１８が下方へ移動して
弁座１７から離座することにより燃焼室１６と導通(開
弁)状態となり、弁体１８が弁座１７に着座することに
より燃焼室１６と遮断(閉弁)状態となる。

【００２５】ロアヘッド１４の内部には、弁体１８の弁
軸１８ａを軸方向に摺動可能に保持するバルブガイド２
１が固定されている。弁軸１８ａの上端部にはロアリテ
ーナ２２が取付けられている。ロアヘッド１４とロアリ
テーナ２２との間であって弁軸１８ａの周りには、ロア
スプリング２３が圧縮状態で配置されており、このロア
スプリング２３により弁体１８が、閉弁方向である上方
へ常に付勢されている。

【００２６】弁軸１８ａと同一軸線上には、非磁性材料
からなるアーマチャ軸２４が配置されている。アーマチ
ャ軸２４の上端部にはアッパリテーナ２５が取付けられ
ている。アッパヘッド１３上にはアッパキャップ２６が
ボルト２７により締結されている。アッパキャップ２６
内に配置された座部２８とアッパリテーナ２５との間に
は、アッパスプリング２９が圧縮状態で配置されてい
る。このアッパスプリング２９によってアッパリテーナ
２５が常に下方へ付勢され、アーマチャ軸２４の下端が
弁軸１８ａの上端に接触している。アッパスプリング２
９によるアッパリテーナ２５の付勢方向は、弁体１８の
開弁方向（図１の下方）と同じである。

【００２７】アーマチャ軸２４上には、軟磁性材料によ
って形成されたアーマチャ３０が接合されている。アー
マチャ３０の上方には第１コアアセンブリ３１が配設さ
れ、下方には第２コアアセンブリ３２が配設されてい
る。これらのコアアセンブリ３１，３２は互いに同一構
成を有しており、アーマチャ３０を挟んで上下対称とな
るように配置されている。そこで、一方（第２コアアセ
ンブリ３２）の構成についてのみ説明し、他方（第１コ
アアセンブリ３１）については説明を省略する。

【００２８】第２コアアセンブリ３２は電磁石３３及び
フランジ３４を備えている。フランジ３４は、電磁石３
３とアッパヘッド１３との間に介在して、同電磁石をア
ッパヘッド１３に機械的に固定するための中間部材とし
て用いられるとともに、電磁石３３で発生した熱をアッ
パヘッド１３等へ逃がすための熱伝達部材として用いら
れている。図２及び図３に示すように、フランジ３４は
底部３５及び一対の挟持部３６を備えており、その全体
が、非磁性材料であるアルミニウム（アルミニウム合金
を含む）によって形成されている。アルミニウムは、鉄
心材に比べて軽く、熱伝導率に優れるという特性を有し
ている。底部３５は、アーマチャ軸２４よりも若干径の
大きな孔３５ａを、自身の中心部分に有している。各挟
持部３６は、底部３５上において孔３５ａを挟んで相対
向する箇所に位置している。各挟持部３６の内面３６ａ
は、孔３５ａを中心とする円周の一部をなすように円弧
状に形成されている。

【００２９】挟持部３６には挿通孔３７があけられてお
り、下方からこの挿通孔３７に通されたボルト３８がア
ッパヘッド１３のねじ孔３９に螺合されることによっ
て、フランジ３４がアッパヘッド１３に締結されてい
る。なお、第１コアアセンブリ３１のフランジ３４は、
前述したアッパキャップ取付け用のボルト２７によって
アッパヘッド１３に締結されている（図１参照）。

【００３０】電磁石３３はコア及び電磁コイル４１を備
えている。さらに、コアはその内側に位置するインナコ
ア４２と、外側に位置し、かつインナコア４２を取囲む
筒状のアウタコア４７とに分けられている。インナコア
４２は、所定の径を有する大径部４３と、その大径部４
３の上側に一体に形成され、かつ大径部４３よりも若干
径の小さな小径部４４とからなり、全体が磁性材料であ
る鉄心材によって形成されている。これら大径部４３及
び小径部４４は、アーマチャ軸２４よりも若干径の大き
な孔４５を自身の中心部分に有している。そして、イン
ナコア４２は、孔４５を底部３５の孔３５ａに合致させ
た状態で、フランジ３４に機械的に固定されている。ま
た、インナコア４２と底部３５との間には滑り軸受４６
が取付けられており、この滑り軸受４６によってアーマ
チャ軸２４が摺動可能に支持されている。

【００３１】アウタコア４７はインナコア４２と同様
に、大径部４８とその上側に一体に形成された小径部４
９とからなり、全体が磁性材料である鉄心材によって形
成されている。アウタコア４７はインナコア４２と同程
度の高さを有している。大径部４８は、挟持部３６の内
面３６ａと略同一の外径を有するとともに、その挟持部
３６と同程度の高さを有している。アウタコア４７は、
インナコア４２の略全体を収容し得る収容孔５１を有し
ている。

【００３２】また、アウタコア４７は、図２及び図４に
示すように、収容孔５１とアウタコア４７の外部とを連
通させるスリット５２を有している。スリット５２は、
アウタコア４７において磁束の変化によって誘導される
渦電流の発生量を低減するためのものである。すなわ
ち、仮にアウタコア４７にスリット５２がないものとす
ると、そのアウタコア４７には軸線を中心とする円に沿
って渦電流が流れる。これに対しスリット５２が設けら
れていると、そのスリット部分が空隙となっていること
から渦電流が流れにくくなる。この場合、渦電流は図４
において矢印で示すように、スリット５２で流れの向き
を反転させる。この反転により、渦電流の流れる経路５
７が、スリット５２のない場合よりも長く（約２倍）な
る。それにともない電気抵抗が増大（約２倍）し、その
結果、渦電流の発生量が減って磁気特性が向上する。そ
して、大径部４８が両挟持部３６によって挟み込まれた
状態で、アウタコア４７がフランジ３４に機械的に固定
されている。

【００３３】上記のようにインナコア４２及びアウタコ
ア４７がフランジ３４に固定された状態では、両コア４
２，４７は互いに離間し、磁気的には互いに絶縁されて
いる。この離間により、図３に示すように、アウタコア
４７における収容孔５１の壁面とインナコア４２の大径
部４３との間に、略円環状をなす下部環状空間５４が形
成される。また、同収容孔５１の壁面とインナコア４２
の小径部４４との間に、略円環状をなす上部環状空間５
３が形成される。これら上下両環状空間５３，５４は互
いにつながっている。

【００３４】下部環状空間５４には、円環状をなし、か
つ大径部４３と略同一高さの永久磁石５５が配置されて
いる。永久磁石５５は、内周側と外周側とで極（Ｓ極、
Ｎ極）が異なるように分極されている。また、電磁コイ
ル４１は、上部環状空間５３において、永久磁石５５か
ら上方へ離間した箇所に配置されている。電磁コイル４
１は、例えば上部環状空間５３に上方から圧入されて所
定の高さに係止されている。そして、電磁コイル４１の
多くの部分は、上部環状空間５３に注入された合成樹脂
４０によって被覆されている。また、電磁コイル４１と
小径部４４との間に入り込んだ合成樹脂４０、及び電磁
コイル４１と収容孔５１の壁面との間に入り込んだ合成
樹脂４０は、電磁コイル４１を両コア４２，４７に接着
する機能も発揮している。電磁コイル４１の配線４１ａ
は、スリット５２を通してアウタコア４７の外部に引出
されている。なお、本実施形態では、図２に示すように
フランジ３４の挟持部３６にもスリット３６ｂが形成さ
れており、前記配線４１ａがこのスリット３６ｂを通し
てフランジ３４の外部へ引出されている。

【００３５】上記のように構成された第２コアアセンブ
リ３２においては、アウタコア４７の形成に際し、パイ
プ材又は板材を材料として用い、これらの材料を加工す
ることが望ましい。例えば、適切な径、厚みを有するパ
イプ材を用いた場合、加工前の段階で、既に収容孔５１
及び大径部４８に相当する箇所が存在している。このこ
とから、バルク材（塊）を用いた場合とは異なり、わず
かな加工を施すだけで収容孔５１や大径部４８が形作ら
れる。さらに、パイプ材に切削加工、研削加工等を施す
ことにより小径部４９やスリット５２を形成すると、所
望の形状を有するアウタコア４７が得られる。

【００３６】また、適切な厚みを有する板材を用いた場
合、その板材に対し塑性加工の一種である曲げ加工を施
すことにより、所望の径の管状体が形成される。この場
合には、板材を湾曲させて管状にする加工が必要となる
ものの、わずかな加工を施すだけで収容孔５１や大径部
４８が形作られる。その後は、パイプ材を用いた場合と
同様に、管状体に対し切削加工等を施すことにより小径
部４９等を形成すると、所望の形状を有するアウタコア
４７が得られる。なお、板材を用いた場合には、その両
端がわずかに離れるようにして曲げ加工することにより
スリット５２が得られる。すなわち、曲げ加工の段階で
スリット５２が形成される。このため、パイプ材を用い
た場合には必要となるスリット形成のための専用の加工
が、板材を用いた場合には不要となる。

【００３７】インナコア４２及びアウタコア４７のフラ
ンジ３４に対する固定方法としては、例えばロウ付けが
挙げられる。ロウ付けでは、被接合材であるインナコア
４２、アウタコア４７及びフランジ３４よりも融点の低
い金属又は合金が溶融され、この金属又は合金が被接合
材間の隙間に満たされ、被接合材が相互に接合される。
インナコア４２のフランジ３４に対するロウ付けの箇所
としては、例えば大径部４３の下面と底部３５との間が
挙げられる。このインナコア４２のロウ付けの場合、ア
ウタコア４７がインナコア４２にロウ付けされる前に行
われることが望ましい。アウタコア４７がインナコア４
２のロウ付け作業の妨げとならないようにするためであ
る。また、アウタコア４７のフランジ３４に対するロウ
付けの箇所としては、例えば大径部４８の外周面と挟持
部３６の内面３６ａとの間、大径部４８の下面と底部３
５との間等が挙げられる。

【００３８】また、別の固定方法として、メタルフロー
と呼ばれる方法が挙げられる。この方法では、インナコ
ア４２におけるフランジ３４との接触面、及びアウタコ
ア４７におけるフランジ３４との接触面に凹部５６を予
め設けておき、ここにフランジ３４の一部を塑性変形に
より入り込ませる。前者の接触面としては、底部３５に
接触する箇所である大径部４３の下面が挙げられる。後
者の接触面としては、挟持部３６に接触する箇所である
大径部４８の外周面と、底部３５に接触する箇所である
大径部４８の下面とが挙げられる。図２及び図３は、大
径部４８の外周面に、凹部５６として、周方向に延びる
溝を形成した例を示している。

【００３９】なお、フランジ３４の塑性変形は、例えば
インナコア４２又はアウタコア４７を所定の箇所に配置
した状態で、フランジ３４に対し外力を加えることによ
り生ずる。所定の箇所に配置された状態とは、インナコ
ア４２の場合、大径部４３が底部３５に接触した状態を
いう。また、アウタコア４７の場合、大径部４８が挟持
部３６及び底部３５に接触した状態をいう。図３に示す
ように、アウタコア４７における大径部４８の外周面に
凹部５６が設けられている場合には、例えば、挟持部３
６の上面又は下面の所定の箇所に外力を加える。この外
力により、挟持部３６において凹部５６に対応する箇所
が塑性変形して、その凹部５６内に入り込む。

【００４０】さらに、別の固定手段として、インナコア
４２及びアウタコア４７の少なくとも一部を取囲んだ状
態で、フランジ３４を鋳造により成形する方法が挙げら
れる。この方法では、鋳型にインナコア４２及びアウタ
コア４７を配置した状態で、溶融金属をその鋳型に流し
込む。鋳型内を溶融金属で満たした後、その溶融金属を
冷却により凝固させる。この凝固により、インナコア４
２及びアウタコア４７の一部を取囲んだ状態のフランジ
３４が一体に成形される。この方法では、インナコア４
２とフランジ３４との結合力を高めるために、インナコ
ア４２においてフランジ３４との接触箇所である大径部
４３の下面を予め粗面（凹凸面を含む）にしておくこと
が望ましい。同様に、アウタコア４７とフランジ３４と
の結合力を高めるために、アウタコア４７においてフラ
ンジ３４との接触箇所である大径部４８の外周面や下面
を予め粗面（凹凸面を含む）にしておくことが望まし
い。特に、アウタコア４７の場合、大径部４８の外周面
を粗面にすることが、アウタコア４７をフランジ３４に
抜け落ち不能に係止するうえで有効である。

【００４１】上記のように構成された電磁駆動バルブ１
９では、図１において両コアアセンブリ３１，３２の電
磁コイル４１に通電されない場合には、アーマチャ３０
は、アッパスプリング２９及びロアスプリング２３の中
立位置に、すなわち、両電磁石３３の略中央に維持され
る。上側の電磁コイル４１への通電により吸引電流が流
れると、アーマチャ３０に対し上側の電磁石３３に向か
う電磁力が作用する。この電磁力により、アーマチャ３
０が上側の電磁石３３に向けて変位する。アーマチャ３
０が上側のインナコア４２及びアウタコア４７に当接す
る位置まで変位すると、弁体１８が弁座１７に着座し閉
弁状態となる。

【００４２】上側の電磁コイル４１への通電により開放
電流が流れると、アーマチャ３０は、アッパスプリング
２９の付勢力により開弁方向、すなわち、下側の電磁石
３３に向けて変位し始める。アーマチャ３０が開弁方向
に所定量変位した時点で、下側の電磁コイル４１に通電
されると、アーマチャ３０に対し下側の電磁石３３に向
かう電磁力が発生する。アーマチャ３０が下側のインナ
コア４２及びアウタコア４７に当接する位置まで変位す
ると、弁体１８は全開状態となる。弁体１８がこの全開
状態に保持された後、下側の電磁コイル４１への通電に
より開放電流が流れると、アーマチャ３０を全開状態に
保持するための磁気吸引力が消滅する。このため、アー
マチャ３０は、ロアスプリング２３の付勢力により、閉
弁方向（上側の電磁石３３に向かう方向）に変位し始め
る。従って、両コアアセンブリ３１，３２の電磁コイル
４１に交互に励磁電流が流されるように通電を制御する
ことにより、弁体１８が開閉駆動される。

【００４３】ところで、上記電磁駆動バルブ１９では、
アーマチャ３０がインナコア４２及びアウタコア４７に
接近するにつれて、アーマチャ３０に作用するアッパス
プリング２９又はロアスプリング２３の付勢力が大きく
なる。このため、アーマチャ３０をスプリング２９，２
３の付勢力に抗してインナコア４２及びアウタコア４７
に吸引及び保持するには、アーマチャ３０と上側の電磁
コイル４１との間、及び、アーマチャ３０と下側の電磁
コイル４１との間に大きな吸引力を作用させることが必
要である。

【００４４】これに対し、本実施形態ではコアがインナ
コア４２とそのインナコア４２を取囲むアウタコア４７
とに分けられ、両コア４２，４７間に永久磁石５５が配
置されている。このため、アーマチャ３０がコア４２，
４７の近傍へ変位すると、アーマチャ３０に対し、コア
４２，４７側に引寄せられる向きの磁気吸引力が作用す
る。従って、電磁コイル４１に、アーマチャ３０を保持
するための保持電流を流すことが不要となり、その分、
消費電力が低減される。

【００４５】各電磁コイル４１への通電にともない、同
電磁コイル４１、インナコア４２及びアウタコア４７で
熱が発生する。電磁コイル４１で発生した熱の一部と、
アウタコア４７で発生した熱は、アッパヘッド１３に直
接伝達されるか、又はフランジ３４を介してアッパヘッ
ド１３に伝達される。また、電磁コイル４１で発生した
熱の一部と、インナコア４２で発生した熱との多くは、
フランジ３４を介してアッパヘッド１３に伝達される。
そして、これらの熱と、アッパヘッド１３の冷却通路を
流れる冷却水との間で熱交換が行われ、電磁石３３の各
構成部品の温度上昇が抑制される。

【００４６】以上詳述した本実施形態によれば、以下の
効果が得られる。 （１）非磁性材料からなり、かつインナコア４２及びア
ウタコア４７を機械的に固定する熱伝達部材としてアル
ミニウム製のフランジ３４を設け、これを電磁駆動バル
ブ１９の一構成部品として用いている。換言すると、磁
束を通す必要のある箇所（インナコア４２及びアウタコ
ア４７に相当する箇所）のみを磁性材料によって形成
し、同箇所を固定し、かつ熱を逃がすための箇所（フラ
ンジ３４に相当する箇所）を熱伝達効率の高いアルミニ
ウムによって形成している。

【００４７】このため、従来のインナコアに発生する熱
が熱伝導率の低い永久磁石を介して伝達されていたのに
比べ、本実施形態ではインナコア４２での熱がフランジ
３４を介して伝達されやすくなり、インナコア４２から
の熱引けが向上し、インナコア４２の温度が上がりにく
くなる。その結果、電磁石３３による吸引力の低下を抑
制し、その低下抑制分だけ低消費電力化を図ることがで
きる。

【００４８】（２）インナコア４２及びアウタコア４７
をフランジ３４に機械的に固定しているため、このフラ
ンジ３４をアッパヘッド１３に締結することにより、フ
ランジ３４のアッパヘッド１３への固定と略同時に、両
コア４２，４７のアッパヘッド１３への固定を行うこと
ができる。

【００４９】（３）アウタコアにフランジ部を形成し
て、このフランジ部においてコアをハウジングに固定す
る従来の構造では、フランジ部が形成される分、アウタ
コアが大きくなる。これにともない、比重が大きく、か
つ比較的高価な鉄心材の使用量も多くなる。これに対
し、本実施形態では、従来のフランジ部に相当する箇所
を、コア４２，４７とは別体のフランジ３４によって構
成し、しかもそのフランジ３４を、鉄心材よりも比重が
小さく、かつ鉄心材よりも廉価なアルミニウムによって
形成している。このため、鉄心材の使用量を必要最小限
に抑えて、電磁駆動バルブ１９の軽量化及び低コスト化
を図ることができる。

【００５０】（４）アウタコア４７の材料としてパイプ
材を用いる場合には、パイプ材に少ない加工を施すだけ
で、所望の形状を有するアウタコア４７を形成すること
ができる。従って、アウタコア４７の材料としてバルク
材（塊）を用いる場合に比べ製造工程を簡略化して、ア
ウタコア４７を低いコストで形成することができる。

【００５１】（５）アウタコア４７の材料として板材を
用いる場合には、板材を曲げ加工することにより管状体
を形成し、これに対し適宜加工を施すことにより、所望
の形状を有するアウタコア４７を形成することができ
る。このため、上記（４）と同様にして、アウタコア４
７の材料としてバルク材（塊）を用いる場合に比べ、そ
のアウタコア４７を低いコストで形成することができ
る。

【００５２】また、アウタコア４７の材料としてパイプ
材を用いる場合には、そのパイプ材の一部を切削する等
のスリットを入れるための加工が必要となる。これに対
し、板材を用いる場合には、その板材の両端間に所定の
隙間（スリット）が生ずるように同板材を曲げ加工する
だけでよい。従って、曲げ加工の後で、スリットを入れ
るための加工を新たに行わなくてすむ。

【００５３】（６）インナコア４２及びアウタコア４７
をフランジ３４に対しロウ付けにより固定する場合に
は、両コア４２，４７及びフランジ３４が異種金属によ
って形成されているにもかかわらず、それらを溶融させ
ることなく、比較的低コストで確実に接合させることが
できる。

【００５４】（７）フランジ３４の一部を、インナコア
４２又はアウタコア４７に設けられた凹部５６に対し塑
性変形により入り込ませる場合には、両コア４２，４７
をフランジ３４に係止することができる。従って、この
場合にも、上記（６）と同様にして、比較的低コストで
両コア４２，４７をフランジ３４に確実に固定すること
ができる。

【００５５】特に、アウタコア４７を一対の挟持部３６
によって挟み込む構造にあっては、その内面３６ａがア
ウタコア４７の外周面に接触するだけでは、アウタコア
４７が軸方向へ動き得る。これに対し、挟持部３６の一
部を、アウタコア４７の外周面の凹部５６に対し塑性変
形により入り込ませる場合には、その入り込んだ部分
が、アウタコア４７の前記軸方向の動きを規制する。こ
のため、アウタコア４７をフランジ３４に対し、効果的
に抜け落ち不能に係止することができる。

【００５６】（８）インナコア４２及びアウタコア４７
の少なくとも一部を取囲んだ状態で、フランジ３４を鋳
造により形成する場合には、上記（６）と同様にして、
比較的低いコストでインナコア４２及びアウタコア４７
をフランジ３４に固定することができる。また、両コア
４２，４７のフランジ３４に対する固定と、フランジ３
４の成形とを同時に行うことができる。そのため、フラ
ンジ３４を形成した後に、このフランジ３４に両コア４
２，４７を固定する場合に比べて、さらに低コスト化を
図ることができる。

【００５７】（９）電磁コイル４１及び永久磁石５５の
耐熱性は、インナコア４２、アウタコア４７及びフラン
ジ３４の耐熱性よりも低い。このため、インナコア４２
及びアウタコア４７の固定の際に熱をともなう場合に
は、それらのコア４２，４７をフランジ３４に固定した
後に、電磁コイル４１及び永久磁石５５を組付けること
が望ましい。

【００５８】この点に関し、本実施形態ではアウタコア
４７に、その内外を連通させるスリット５２を形成し、
電磁コイル４１の配線４１ａをスリット５２を通して径
方向へ引出すようにしている。このため、配線４１ａを
スリット５２に通すことにより、フランジ３４にインナ
コア４２及びアウタコア４７を固定した後に、両コア４
２，４７間に電磁コイル４１を組付けることが可能とな
る。従って、電磁コイル４１の組付けに際し、その電磁
コイル４１の耐熱性を考慮しなくてもすむ。よって、上
記（６）のロウ付け及び上記（８）の鋳造では、コア４
２，４７の固定に際し熱の発生をともなうが、このよう
な場合であっても、熱の影響を受けることなく、電磁コ
イル４１を組付けることができる。

【００５９】なお、永久磁石５５には電磁コイル４１と
は異なり配線がないため、前記のように配線を引出す必
要はない。このため、永久磁石５５の組付けに際して
は、インナコア４２及びアウタコア４７をフランジ３４
に固定した後、永久磁石５５を圧入等の手段によって、
下部環状空間５４に配置すればよい。

【００６０】（１０）上記（９）に関連するが、スリッ
ト５２と配線４１ａを引出す箇所を合致させることによ
り、本来、渦電流の発生量を減らすために設けられてい
るスリット５２を、配線４１ａの引出し用隙間として利
用している。この場合、スリット５２が配線引出し用間
隙を兼ねるため、この隙間を新たに設けなくてもすむ。
これにともない電磁駆動バルブ１９の構造の簡素化を図
るとともに、コストの低減を図ることができる。

【００６１】（１１）第２コアアセンブリ３２のインナ
コア４２及びアウタコア４７には、第１コアアセンブリ
３１の滑り軸受４６から滴下する潤滑油が流入する場合
がある。これに対し、スリット５２は、前記のように流
入した潤滑油をドレンするための通路として機能する。
このため、ドレン通路をアウタコア４７に新たに設けな
くてもすむ。この点においても、電磁駆動バルブ１９の
構造の簡素化及び低コスト化を図ることができる。

【００６２】なお、本発明は次に示す別の実施形態に具
体化することができる。 ・アウタコア４７におけるスリット５２の数を２つ以上
に変更してもよい。 ・前記実施形態におけるインナコア及びアウタコアとし
て、磁性材料からなる薄板を厚さ方向に積層した積層コ
アを用いてもよい。

【００６３】・フランジ３４は、非磁性材料であり、か
つ熱伝達率の高い材料によって形成される必要がある。
従って、これらの要件を満たす材料であれば、アルミニ
ウム以外の材料が、フランジ３４の材料として用いられ
てもよい。

【００６４】・前記実施形態では、一対の挟持部３６に
よってアウタコア４７を挟み込む構造としたが、フラン
ジ３４に凹部を設け、ここにアウタコア４７を嵌合する
構造としてもよい。

【００６５】・前記実施形態では、インナコア４２及び
アウタコア４７に凹部を設け、フランジ３４の一部を塑
性変形によりこの凹部に入り込ませたが、これとは逆
に、フランジ３４に凹部を設け、コア４２，４７の一部
を塑性変形によりこの凹部に入り込ませてもよい。

【００６６】・フランジ３４の形状は、インナコア４２
及びアウタコア４７との固定ができるものであれば特に
限定されない。従って、フランジ３４の形状を、例えば
両コア４２，４７の上面を除く、略全体を包み込むよう
な筒状に変更してもよい。

【００６７】・前記実施形態ではフランジ３４をアッパ
ヘッド１３に直接固定する構成としたが、アッパヘッド
１３に取付けられた他の部材をハウジングとし、フラン
ジ３４をこのハウジングに固定するようにしてもよい。
すなわち、フランジ３４をこの他の部材を介してアッパ
ヘッド１３に間接的に固定してもよい。

【００６８】その他、前記各実施形態から把握できる技
術的思想について、それらの効果とともに記載する。 （Ａ）請求項６に記載の電磁駆動バルブにおいて、前記
フランジは、前記アウタコアの側面に接触して同アウタ
コアを保持する挟持部を備えており、前記アウタコアが
前記挟持部により挟み込まれた状態で、同挟持部の一部
が塑性変形により、前記アウタコアの側面に設けられた
凹部に入り込んでいる。

【００６９】上記の構成によれば、挟持部の凹部への入
り込みにより、挟持部により挟み込まれた状態のアウタ
コアを、挟持部間に効果的に抜け落ち不能に係止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁駆動バルブの一実施形態について
その構成を示す部分断面図。

【図２】第２コアアセンブリの分解斜視図。

【図３】図１における第２コアアセンブリ及びその近傍
の部分拡大断面図。

【図４】アウタコアにおけるスリットの作用を説明する
ための概略平面図。

【符号の説明】

１３…アッパヘッド、１８…弁体、１９…電磁駆動バル
ブ、３０…アーマチャ、３４…フランジ、４１…電磁コ
イル、４１ａ…配線、４２…インナコア、４７…アウタ
コア、５２…スリット、５５…永久磁石、５６…凹部。

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 Ｒ (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 Ｆターム(参考） 3G018 AB09 BA38 CA12 DA37 DA38 DA42 DA69 DA81 DA85 GA17 GA24 GA37 GA38 3H106 DA07 DA25 DB02 DB12 DB26 DB32 DD09 EE32 EE48 GA02 KK17 5E048 AB01 AD07 CA04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インナコア及びそのインナコアを取囲むア
   ウタコアからなるコアと、 前記インナコア及び前記アウタコア間にそれぞれ配置さ
   れた電磁コイル及び永久磁石と を備え、前記電磁コイルによる電磁力に加え前記永久磁
   石による吸引力をアーマチャに作用させることにより、
   弁体を駆動するようにした電磁駆動バルブにおいて、 非磁性材料からなり、前記インナコア及び前記アウタコ
   アを機械的に固定する熱伝達部材をさらに備えることを
   特徴とする電磁駆動バルブ。
2. 【請求項２】前記熱伝達部材はアルミニウム製のフラン
   ジにより構成され、前記インナコア及び前記アウタコア
   はそれぞれ前記フランジを介してハウジングに固定され
   ている請求項１に記載の電磁駆動バルブ。
3. 【請求項３】前記アウタコアはパイプ材を加工すること
   により形成されている請求項２に記載の電磁駆動バル
   ブ。
4. 【請求項４】前記アウタコアは板材を加工することによ
   り形成されている請求項２に記載の電磁駆動バルブ。
5. 【請求項５】前記インナコア及び前記アウタコアはロウ
   付けにより前記フランジに固定されている請求項２〜４
   のいずれか１つに記載の電磁駆動バルブ。
6. 【請求項６】前記フランジ及び前記コアの一方は、他方
   に設けられた凹部に対し塑性変形により入り込んでお
   り、この凹部への入り込みにより前記コアが前記フラン
   ジに固定されている請求項２〜４のいずれか１つに記載
   の電磁駆動バルブ。
7. 【請求項７】前記フランジは、前記インナコア及び前記
   アウタコアの少なくとも一部を取囲んだ状態で鋳造によ
   り形成されている請求項２〜４のいずれか１つに記載の
   電磁駆動バルブ。
8. 【請求項８】前記アウタコアには、その内外を連通させ
   るスリットが形成されており、前記電磁コイルの配線が
   前記スリットを通して前記アウタコアの外部に引出され
   ている請求項１〜７のいずれか１つに記載の電磁駆動バ
   ルブ。