JP2009257511A - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】アーマチャの磁極面とステータの磁極面との間への磁性異物の噛み込み等を起因とするバルブとアーマチャの作動不良を防止する。
【解決手段】バルブ９を駆動するアーマチャ１１、およびこのアーマチャ１１を引き寄せる電磁力を発生する電磁石（電磁コイル１３、ステータ１５等）に対して別体部品で構成された磁性体（永久磁石等）４１を、バネ部材４２の付勢力によってバルブボデー５のアーマチャ側端面に押し付けて固定している。これにより、電磁石の電磁コイル１３により形成される磁界に影響がない、バルブボデー５のアーマチャ室３７内に臨む壁面近傍に磁性体４１を配置することにより、アーマチャ室３７内に流出してきた燃料内に浮遊する磁性異物（切削粉、研削粉等）が磁性体４１に捕集される。したがって、アーマチャ１１の磁極面とステータ１５の磁極面との間への磁性異物の噛み込みを防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁アクチュエータに関するもので、特にバルブを駆動するアーマチャと共に流体を収容するアーマチャ室に磁性体（永久磁石等）を配置した電磁アクチュエータを利用した電磁弁に係わる。

［従来の技術］
従来の技術として、内燃機関の吸気弁または排気弁を電磁石に発生する電磁力によって駆動する電磁アクチュエータ（バルブ駆動装置）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、従来の技術として、ディーゼルエンジン用のコモンレール式燃料噴射システムに使用される電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）の電磁弁のバルブを電磁石に発生する電磁力によって駆動する電磁アクチュエータ（バルブ駆動装置）が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

ここで、特にインジェクタ用電磁弁に使用される電磁アクチュエータは、図８に示したように、アーマチャ１０１を引き寄せる電磁力を発生する電磁石を備えている。この電磁石は、電磁コイル１０２およびステータ１０３等によって構成されている。
また、アーマチャ１０１は、ステータ１０３の磁極面に対向する対向面（壁面）を有するバルブボデー１０４の摺動孔１１１に摺動自在に支持されている。また、アーマチャ１０１のアーマチャステム１１２の先端凹部１１３内には、オリフィスプレート１０５に対して着座、離脱してオリフィス孔１１４を閉鎖、開放するバルブ１０６が組み込まれている。

なお、ステータ１０３の磁極面とバルブボデー１０４の対向面との間には、アーマチャ１０１と共に燃料を収容するアーマチャ室１０７が形成されている。このアーマチャ室１０７の外周部は、インジェクタ本体を構成するロアボデー１０９によって覆われている。 そして、インジェクタ用電磁弁を備えたインジェクタは、ロアボデー１０９の内周にバルブボデー１０４を締め付け固定した後に、バルブボデー１０４とロアボデー１０９との間にオリフィスプレート１０５を挟み込み、更に、この状態を維持しながら、リテーニングナット１１０をロアボデー１０９の外周に締め付け固定することで一体化されている。

ここで、インジェクタ用電磁弁は、電磁コイル１０２への通電を停止した後の残留磁気による応答不良を防止するため、アーマチャ１０１がステータ１０３の磁極面に引き寄せられてフルリフトした場合でも、アーマチャ１０１の磁極面とステータ１０３の磁極面との間に適正な軸線方向隙間（エアギャップ）を確保する必要がある。
そこで、アーマチャ１０１およびバルブボデー１０４をロアボデー１０９に組み付け、ストッパ１１５およびステータケース１１６をステータ１０３に組み付けた後に、ステータ１０３の磁極面等に研削加工を施している。

［従来の技術の不具合］
ところが、従来のインジェクタ用電磁弁においては、ステータ１０３の磁極面等を研削加工するときに研削粉が発生する。そして、研削加工後に研削粉を完全に除去できなかった場合、研削加工時に発生した研削粉が、インジェクタ用電磁弁内に残留してしまう可能性がある。また、インジェクタ用電磁弁は、バルブボデー１０４、ロアボデー１０９等にねじ部を切削加工するときに切削粉が発生する。そして、切削加工後に切削粉を完全に除去できなかった場合、切削加工時に発生した切削粉が、ねじ部に溜まってしまう可能性がある。

また、インジェクタ用電磁弁の作動時に、アーマチャ１０１のアーマチャステム１１２の摺動面とバルブボデー１０４の摺動孔１１１の孔壁面との摺動により摩耗粉が発生する。
そして、インジェクタ用電磁弁の組み付け後に、除去しきれなかった研削粉や切削粉がアーマチャ室１０７内に流出してきたり、あるいはインジェクタ用電磁弁の作動時に発生する摩耗粉がアーマチャ室１０７内に流出してきたりすると、アーマチャ１０１とステータ１０３との間に噛み込む可能性がある。

このようにインジェクタ用電磁弁の組み付け後にアーマチャ室１０７内に流出してきた磁性異物（研削粉や切削粉または摩耗粉等）が、アーマチャ１０１とステータ１０３との間に噛み込んでしまうと、アーマチャ１０１およびバルブ１０６が作動不良を引き起こすことが問題となっており、上記の特許文献２に記載の電磁アクチュエータの構造によって、インジェクタ用電磁弁のステータ１０３の研削加工時に発生する研削粉の、アーマチャ１０１とステータ１０３との間への流出を防ぐ不具合は解決されている。

ところが、インジェクタの組み付け後に発生する磁性異物（摩耗粉等）や、インジェクタの組み付け後にアーマチャ室１０７内に流出する磁性異物（切削粉または摩耗粉等）が、アーマチャ１０１とステータ１０３との間に噛み込み、アーマチャ１０１およびバルブ１０６が作動不良を引き起こす問題は、未だ解決できていない。
特開２００１−１１８７２５号公報 特開２００６−１９４２３７号公報

本発明の目的は、アーマチャと電磁石の磁極面との間への磁性異物の噛み込みを防止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。また、磁性異物の噛み込み等を起因とするアーマチャの作動不良を防止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。

請求項１に記載の発明によれば、移動体を駆動する電磁アクチュエータのアーマチャ、およびこのアーマチャを引き寄せる電磁力を発生する電磁石に対して別体部品で構成された磁性体を、電磁石の磁極面とハウジングとの間に形成される、アーマチャと共に流体を収容するアーマチャ室内に臨むように配置している。
これによって、電磁アクチュエータの組み付け時または組み付け後に発生し、アーマチャ室内に流出した磁性異物を、アーマチャ室内に臨むように配置された磁性体で捕集することができるので、アーマチャと電磁石の磁極面との間への磁性異物の噛み込みを防止することができる。これにより、アーマチャと電磁石の磁極面との間への磁性異物の噛み込み等を起因とするアーマチャの作動不良を防止することができる。
なお、アーマチャ室内の、電磁石により形成される磁界に影響のない位置に磁性体（例えば軟磁性材、磁石等）を配置することが望ましい。

請求項２に記載の発明によれば、磁性体は、例えばサマリウム−コバルト（Ｓｍ−Ｃｏ）磁石、ネオジウム（Ｎｄ）磁石等の希土類磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石、樹脂磁石が用いられ、長期間磁力を安定して発生し続ける永久磁石である。
請求項３に記載の発明によれば、ハウジングのアーマチャ室内に臨む壁面近傍に磁性体を配置することにより、電磁アクチュエータの組み付け時または組み付け後に発生し、アーマチャ室内に流出した磁性異物を磁性体で捕集することができる。

請求項４に記載の発明によれば、磁性体は円環状に形成されている。
請求項５に記載の発明によれば、磁性体は、電磁アクチュエータのアーマチャのリフト量を調整するためのスペーサとしての機能を有している。
請求項６に記載の発明によれば、磁性体を、ハウジングのアーマチャ室内に臨む壁面に押し付ける方向に付勢力を発生するバネ部材を備えている。そして、バネ部材の付勢力によってハウジングのアーマチャ室内に臨む壁面に磁性体が固定されている。

請求項７に記載の発明によれば、アーマチャ室の周囲を周方向に覆う筒状のボデーを備えている。このボデーのアーマチャ室内に臨む内壁面に環状凹部を設けている。
請求項８に記載の発明によれば、磁性体は、環状凹部の底面に押し付ける方向に付勢力を発生するばね部材よりなる。そして、磁性体自身の付勢力によってボデーのアーマチャ室内に臨む内壁面に磁性体が固定されている。
請求項９に記載の発明によれば、アーマチャ室の周囲を周方向に覆う筒状のボデーを備えている。また、磁性体は、ボデーのアーマチャ室内に臨む内壁面の内径よりも大きい外径を有している。そして、ボデーのアーマチャ室内に臨む内壁面に磁性体を圧入固定している。

請求項１０に記載の発明によれば、磁性体はハウジングと一体化されている。すなわち、少なくともハウジングのアーマチャ室内に臨む壁面近傍を磁性材料または軟磁性材料で形成することで、電磁石の電磁力によってハウジングと一体化された磁性体を磁化できる。
請求項１１に記載の発明によれば、磁性体はボデーと一体化されている。すなわち、少なくともボデーのアーマチャ室内に臨む内壁面近傍を磁性材料または軟磁性材料で形成することで、電磁石の電磁力によってボデーと一体化された磁性体を磁化できる。

請求項１２に記載の発明によれば、アーマチャに駆動される移動体は、電磁式流体制御弁（電磁弁）のバルブである。このバルブは、アーマチャに開弁作動方向または閉弁作動方向に駆動される。
請求項１３に記載の発明によれば、アーマチャに駆動される移動体は、インジェクタ用電磁弁のバルブである。このバルブは、アーマチャに開弁作動方向または閉弁作動方向に駆動される。

本発明を実施するための最良の形態は、アーマチャと電磁石の磁極面との間への磁性異物の噛み込みや、それを起因とするアーマチャの作動不良を防止するという目的を、電磁アクチュエータまたはこの電磁アクチュエータを利用した電磁弁の組み付け時または組み付け後に発生し、アーマチャ室内に流出した磁性異物を、アーマチャ室内に臨むように配置された磁性体で捕集することで実現した。

［実施例１の構成］
図１および図２は本発明の実施例１を示したもので、図１は電磁アクチュエータを利用したインジェクタ用電磁弁を示した図で、図２はインジェクタ用電磁弁の要部を示した図である。

本実施例の燃料噴射装置は、例えば複数の気筒を有するディーゼルエンジン等の内燃機関（エンジン）用の燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射システム（蓄圧式燃料噴射装置）である。
このコモンレール式燃料噴射システムは、燃料を加圧して高圧化する燃料供給ポンプ（サプライポンプ）と、このサプライポンプより圧送された高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、このコモンレールから高圧燃料が分配供給される複数のインジェクタとを備え、コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を各インジェクタを介してエンジンの各気筒毎の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。

本実施例のインジェクタは、エンジンの各気筒毎に対応して搭載されて、コモンレールの内部に蓄圧された高圧燃料を、直接燃焼室内に霧状に噴射供給する直接噴射タイプの内燃機関用燃料噴射弁である。このインジェクタは、コモンレールより分岐する複数のインジェクタ配管の燃料流方向の下流端に接続されて、エンジンの各気筒毎の燃焼室内への燃料噴射を行う燃料噴射ノズル、およびこの燃料噴射ノズルの弁体を開弁作動方向に駆動するインジェクタ用電磁弁等から構成された電磁式燃料噴射弁である。

燃料噴射ノズルは、複数の噴射孔を開閉するノズルニードル１と、このノズルニードル１を摺動自在に収容するノズルボデー２と、ノズルニードル１の軸線方向の後端部（図示上端部）に連結されたコマンドピストン３と、このコマンドピストン３を摺動自在に収容するインジェクタボデー（以下ロアボデーと呼ぶ）４とを備えている（図２および図７参照）。
ここで、本実施例のインジェクタは、燃料噴射ノズルのハウジングであるロアボデー４と電磁弁のハウジングであるバルブボデー５との間にオリフィスプレート６を挟み込んだ状態で、ロアボデー４の軸線方向の後端部（円筒部７）の外周にリテーニングナット８を締め付け固定することで、燃料噴射ノズルと電磁弁とが一体的に結合されている。

電磁弁は、燃料噴射ノズルの軸線方向の後端部（図示上端部）に組み付けられるバルブシート（オリフィスプレート６）と、このオリフィスプレート６に対して着座、離脱することが可能なバルブ（電磁弁の弁体）９と、このバルブ９を開弁作動方向または閉弁作動方向に駆動する電磁アクチュエータとによって構成されている。
電磁アクチュエータは、ロアボデー４との間にオリフィスプレート６を挟み込む円筒状のバルブボデー５と、このバルブボデー５に摺動自在に支持されるアーマチャ１１と、このアーマチャ１１を引き寄せる電磁力を発生する円筒状の電磁石とを備えている。

電磁石は、円筒状のコイルボビン１２に巻装されたソレノイドコイル（電磁コイル）１３、この電磁コイル１３に接続される外部接続端子（ターミナル）１４、および電磁コイル１３への通電により磁化されるステータ１５等によって構成されている。
また、電磁アクチュエータは、電磁石のステータ１５の周囲を円周方向に取り囲むように配設された円筒状のステータケース１６と、自身の厚みによってアーマチャ１１のフルリフト量を決める円環状のスペーサ１７と、アーマチャ１１のフルリフト位置を規制するストッパ１８と、ステータケース１６に固定されるハウジング１９と、このハウジング１９をインサート成形したコネクタ２０とを備えている。
なお、本実施例の電磁アクチュエータを利用したインジェクタ用電磁弁の詳細は後述する。

燃料噴射ノズルのノズルニードル１は、ノズルボデー２に形成された複数の噴射孔を開閉する。
ノズルボデー２およびロアボデー４は、例えばクロム・モリブデン鋼または低炭素鋼等の金属材料によって円筒形状に形成されている。
ノズルボデー２の軸線方向の先端側には、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に高圧燃料を噴射する複数の噴射孔が形成されている。
また、ノズルボデー２の軸線方向の中央部には、燃料溜まり室２１が形成されている。 また、ロアボデー４の軸線方向の後端側（図示上端側）には、圧力制御室２２が形成されている。また、ロアボデー４の軸線方向の前端部（図示下端部）には、ノズルニードル１を閉弁方向に付勢するコイルスプリング（ニードル付勢手段）２３が収容されている（図７参照）。

そして、ノズルボデー２およびロアボデー４の内部には、コモンレールに接続される配管継ぎ手のインレットポート２４から、燃料中に混入した異物を捕捉するバーフィルタ２５を経て、燃料溜まり室２１および圧力制御室２２に高圧燃料を供給するための燃料供給通路（高圧燃料通路）２６が形成されている（図７参照）。
また、ロアボデー４の内部には、コイルスプリング２３を収容するスプリング収容室３１から余剰燃料が流れ込む燃料回収通路３２が形成されている（図７参照）。
燃料回収通路３２内に流入した余剰燃料は、電磁弁側の燃料排出通路３３、アウトレットポート３４、アウトレットパイプ３５を経て、燃料タンクに戻される（図７参照）。

また、ロアボデー４の軸線方向の後端部（図示上端部）には、図１および図２に示したように、図示上方に突出するように円筒部７が設けられている。この円筒部７の内部には、電磁弁の軸線方向の前端部を収容する空間が形成されている。また、円筒部７の外周には、電磁弁側のリテーニングナット８の内周ねじ部に螺合する外周ねじ部が形成されている。なお、本実施例では、リテーニングナット８が、インジェクタのアッパボデーを構成している。

また、円筒部７の内周には、電磁弁側のバルブボデー５の外周ねじ部に螺合する内周ねじ部が形成されている。この円筒部７の内周ねじ部の近傍には、環状凹部（溝部）３６が形成されている。この環状凹部３６には、アーマチャ室３７内に臨むように配置される円環状の磁性体４１を、バルブボデー５のアーマチャ室３７内に臨む壁面（アーマチャ側端面）に押し付ける方向に付勢力を発生するリング状のバネ部材４２が嵌め込まれている。 なお、本実施例の電磁弁、特に電磁アクチュエータの構成要素である磁性体４１およびバネ部材４２の詳細は後述する。

そして、円筒部７の底面、つまり圧力制御室２２の開口周縁部には、内部に燃料流路孔４３、４４が形成されたオリフィスプレート６が組み付けられている。
また、オリフィスプレート６には、通過する燃料の流量を調節する入口側、出口側オリフィス４５、４６が形成されている。これらの入口側、出口側オリフィス４５、４６は、燃料流路孔４３、４４の途中に設けられており、燃料流路孔４３、４４の中で極めて流路断面積の小さい流路孔である。なお、出口側オリフィス４６は、電磁弁の弁孔を構成している。

ロアボデー４の円筒部７の底面で開口する圧力制御室２２は、オリフィスプレート６に形成された燃料流路孔４３（入口側オリフィス４５を含む）を介して燃料供給通路２６に連通している。また、圧力制御室２２は、オリフィスプレート６の中央部を貫通する燃料流路孔４４（出口側オリフィス４６を含む）、電磁弁側のバルブ室４７、燃料排出通路４８、４９を介して、電磁弁側の燃料排出通路３３またはアーマチャ室３７に連通している。

次に、本実施例の電磁アクチュエータを利用したインジェクタ用電磁弁の詳細を図１および図２に基づいて説明する。
本実施例の電磁弁は、上述したように、バルブボデー５、オリフィスプレート６、リテーニングナット８、バルブ９および電磁アクチュエータによって構成されている。
バルブボデー５は、例えばクロム・モリブデン鋼または低炭素鋼等の金属材料によって円筒形状に形成されている。このバルブボデー５は、ステータ１５の磁極面およびストッパ１８の規制面との間に、アーマチャ１１と共に燃料を収容するアーマチャ室３７を形成している。

また、バルブボデー５の中心軸線上には、アーマチャ１１が摺動する摺動孔（貫通孔）５１が形成されている。また、摺動孔５１のオリフィスプレート側の開口端には、摺動孔５１の孔径よりも大きい開口径のバルブ室４７が設けられている。また、摺動孔５１のアーマチャ側の開口端には、電磁弁の閉弁時におけるバルブボデー５とアーマチャ１１との衝突を緩和する円環状の衝撃吸収プレート５２を収容する円形状凹部５３が形成されている。なお、衝撃吸収プレート５２は、アーマチャ室３７と燃料排出通路４９とを連通する連通路５４を有している。

また、バルブボデー５の内部には、バルブボデー５の中心軸線方向に対して傾斜するように設けられる燃料排出通路（傾斜通路）４８、およびバルブボデー５の中心軸線方向に平行で、摺動孔５１に対して並列配置される燃料排出通路（貫通孔）４９が形成されている。なお、燃料排出通路４８は、バルブ室４７と燃料排出通路４９とを連通している。また、燃料排出通路４９は、図示上端側の開口部がアーマチャ室３７内に臨む壁面（アーマチャ側端面）で開口し、図示下端側の開口部がオリフィスプレート６の周囲を取り囲むように形成される円環状の燃料排出通路３３内に臨む壁面（オリフィスプレート側端面）で開口している。

バルブ９は、アーマチャ１１のアーマチャステム５５の先端側に保持される球面体形状の弁体（ボールバルブ）であって、例えばクロム・モリブデン鋼または低炭素鋼等の金属材料によって球面体（ボール）形状に形成されている。このバルブ９は、オリフィスプレート６の出口側オリフィス４６の開口周縁部（オリフィスプレート６の弁座）に対して着座、離脱することで、電磁弁の弁孔として機能する出口側オリフィス４６を閉鎖、開放する。また、バルブ９は、電磁アクチュエータによって、オリフィスプレート６に着座して出口側オリフィス４６を閉鎖するバルブ全閉位置と、オリフィスプレート６より離座して出口側オリフィス４６を開放するバルブ全開位置との２位置に駆動される。

次に、本実施例の電磁アクチュエータの詳細を図１および図２に基づいて説明する。
電磁アクチュエータは、バルブ９を開弁作動方向または閉弁作動方向に駆動するアーマチャ１１と、このアーマチャ１１を引き寄せる電磁力を発生する電磁コイル１３等を有する電磁石とを備えている。
アーマチャ１１は、例えば純鉄や低炭素鋼（またはフェライト系のステンレス鋼：ＳＵＳ１３）等の軟質磁性材料によって形成されており、電磁石のステータ１５の電磁力によってステータ１５の磁極面側に吸引され、開弁作動方向（電磁アクチュエータの軸線方向の後方側（他方側）：図示上方側）に移動する。これにより、バルブ９がオリフィスプレート６の弁座より離座して出口側オリフィス４６を開く。

また、アーマチャ１１は、電磁コイル１３への通電が停止されると、コイルスプリング６２の付勢力（バネ荷重）によって閉弁作動方向（電磁アクチュエータの軸線方向の前方側（一方側）：図示下方側）に移動してバルブ９をオリフィスプレート６に押し当てる。これにより、バルブ９がオリフィスプレート６の弁座に着座して出口側オリフィス４６を閉じる。すなわち、オリフィスプレート６の図示上端面は、コイルスプリング６２の付勢力によってアーマチャ１１が図示下方に押し戻されて、アーマチャ１１がオリフィスプレート６の弁座（図示上端面）側に移動した際に、アーマチャ１１の移動量を規制する第１規制面として利用されている。これにより、バルブ９がオリフィスプレート６の第１規制面に着座した際に、バルブ９およびアーマチャ１１のそれ以上の移動が規制される。つまり、バルブ９の位置がデフォルト位置となる。これに伴ってアーマチャ１１の位置がデフォルト位置にて規制される。
したがって、本実施例の電磁弁は、常閉型（ノーマリクローズタイプ）の電磁開閉弁を構成する。

本実施例のアーマチャ１１は、電磁石のステータ１５の磁極面に対向する磁極面（ステータ側端面）を有するアーマチャ本体、およびこのアーマチャ本体の反ステータ側端面の中央部より軸線方向の先端側（図示下方側）に突出するアーマチャステム５５等によって構成されている。なお、アーマチャ本体とアーマチャステム５５とを別部品で構成して、両者を圧入または溶接等により結合しても良い。この場合には、アーマチャステム５５の材質として耐摺動性に優れる軸受鋼を用いても良い。
アーマチャ１１のアーマチャステム５５は、バルブボデー５の摺動孔５１内に摺動自在に支持されている。このアーマチャステム５５の軸線方向の先端凹部５６内には、バルブ９が組み込まれている。また、アーマチャ１１のアーマチャ本体には、アーマチャ本体を軸線方向に貫通する複数の貫通孔５７が形成されている。これらの貫通孔５７は、アーマチャ１１がストッパ１８の規制面に当接した際に、電磁石のステータ１５の磁極面とアーマチャ１１の磁極面との間に挟み込まれる不要な燃料を逃がすために形成されている。

電磁石は、通電されると周囲に磁束を発生する電磁コイル１３、およびこの電磁コイル１３に励磁電流（インジェクタ駆動電流）が流れると磁化されるステータ１５等によって構成されている。
電磁コイル１３は、ステータ１５のコイル収納部内に収容された樹脂製のコイルボビン１２の外周に、絶縁被膜を施した導線を複数回巻装されており、励磁電流が供給されると磁気吸引力（電磁力）を発生するソレノイドコイルである。そして、電磁コイル１３は、コイルボビン１２の一対の鍔状部間に巻装されたコイル部、およびこのコイル部より取り出された一対の端末リード線を有している。一対の端末リード線には、コネクタ２０に保持される一対のターミナル１４が電気的に接続されている。

ステータ１５は、例えば純鉄や低炭素鋼（またはフェライト系のステンレス鋼：ＳＵＳ１３）等の軟質磁性材料によって円筒形状に形成されている。このステータ１５は、電磁コイル１３への通電によりアーマチャ１１と共に磁化される。そして、ステータ１５は、電磁コイル１３およびアーマチャ１１を伴って磁気回路を形成する。また、ステータ１５は、アーマチャ１１のアーマチャ本体の磁極面との間に所定の隙間を隔てて対向する磁極面（アーマチャ側端面）を有している。そして、ステータ１５のコイル収納部よりも半径方向の外径側は、円筒状のステータケース１６によって保護されている。

ステータケース１６は、例えば低炭素鋼等の金属材料によって円筒形状に形成されている。このステータケース１６は、ロアボデー４の円筒部７の環状端面との間にスペーサ１７を挟み込む円環状のフランジ部５９等を有している。また、ステータケース１６は、ステータ１５の外周部に係合してステータ１５を組み付け、ハウジング１９をかしめまたは溶接等によって組み付けている。これにより、ステータケース１６とハウジング１９との間にステータ１５およびストッパ１８が固定されている。
スペーサ１７は、例えば低炭素鋼等の金属材料によって円環形状に形成されている。このスペーサ１７は、ロアボデー４の円筒部７の環状端面とステータケース１６のフランジ部５９の環状端面との間に挟み込まれている。

ここで、ステータ１５、ストッパ１８およびハウジング１９が組み付けられたステータケース１６のフランジ部５９は、スペーサ１７を間に挟んで、ロアボデー４の円筒部７の環状端面とリテーニングナット８の段差部６０の環状端面との間に挟み込まれている。そして、リテーニングナット８をロアボデー４の円筒部７の外周ねじ部にねじ込むことによって、スペーサ１７を挟んでステータケース１６のフランジ部５９が、ロアボデー４の円筒部７の環状端面に押し当てられる。すると、ステータ１５、ストッパ１８およびハウジング１９が、ロアボデー４に対して位置決めされる。これにより、ロアボデー４とバルブボデー５との間に挟み込まれたオリフィスプレート６の弁座とステータ１５の磁極面およびストッパ１８の規制面との間の軸方向距離が決まり、バルブ９およびアーマチャ１１のフルリフト量が設定される。

ここで、本実施例の電磁弁では、電磁コイル１３に流れる励磁電流を遮断した後の残留磁気による応答不良を防止するため、アーマチャ１１がフルリフトした場合でも、アーマチャ１１の磁極面とステータ１５の磁極面との間に適正な軸線方向隙間（エアギャップ）を確保している。このエアギャップは、ストッパ１８によって確保されている。
本実施例のストッパ１８は、例えばクロム・モリブデン鋼等の金属材料によって円筒形状に形成されている。なお、ストッパ１８は、電磁コイル１３に流れる励磁電流を遮断した後の残留磁気による応答不良を防止するために非磁性材料によって形成することが望ましい。このストッパ１８は、内部にスプリング収容室６１が形成された円筒状のストッパ本体、およびこのストッパ本体の軸線方向の後端部から半径方向外方に向けて突出する円環状のフランジ部等を有している。このフランジ部は、ハウジング１９の下端面（アーマチャ側端面）に当接している。

ストッパ１８のストッパ本体は、電磁石のステータ１５の内周面（内壁面）との間に所定の筒状隙間が形成されている。このストッパ本体の内部（スプリング収容室６１）には、バルブ９およびアーマチャ１１を、オリフィスプレート６の弁座に押し付ける方向（閉弁作動方向）に付勢するコイルスプリング６２が収容されている。
また、ストッパ本体の軸線方向の先端面（図示下端面）は、電磁コイル１３の電磁力によってアーマチャ１１が図示上方に引き寄せられて、アーマチャ１１がステータ１５の磁極面側に移動した際に、アーマチャ１１のフルリフト位置を規制する規制面として利用されている。これにより、アーマチャ１１がストッパ１８のストッパ本体の規制面に当接した際に、アーマチャ１１のそれ以上の移動が規制される。つまり、アーマチャ１１の位置がフルリフト位置となる。これに伴って、バルブ９のリフト位置もフルリフト位置にて規制される。

ここで、本実施例のアーマチャ室３７は、バルブボデー５のアーマチャ室３７内に臨む壁面（アーマチャ側端面）と、電磁石のステータ１５の磁極面（ステータ１５のアーマチャ室３７内に臨む壁面：アーマチャ側端面）との間に形成されている。また、アーマチャ室３７の外周部は、ロアボデー４の円筒部７のアーマチャ室３７内に臨む内壁面（アーマチャ１１の外周部を円周方向に取り囲む内壁面）によって覆われている。
また、本実施例の電磁弁、特に電磁アクチュエータは、バルブボデー５のアーマチャ室３７内に臨む壁面（アーマチャ側端面）近傍に、電磁弁、特に電磁アクチュエータの組み付け後にアーマチャ室３７内に流出してきた磁性異物を捕集するための磁性体４１を配置している。

磁性体４１は、円環状に形成されており、アーマチャ１１および電磁石（ステータ１５）に対して別体部品で構成されている。また、磁性体４１は、例えばサマリウム−コバルト（Ｓｍ−Ｃｏ）磁石、ネオジウム（Ｎｄ）磁石等の希土類磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石、樹脂磁石が用いられ、長期間磁力を安定して発生し続けるリング状の永久磁石である。磁性体４１は、バネ部材４２の付勢力によってバルブボデー５のアーマチャ側端面に押し付けられて固定されている。また、磁性体４１は、ロアボデー４、バルブボデー５、アーマチャ１１、電磁石（コイルボビン１２、電磁コイル１３、ターミナル１４、ステータ１５等）、ステータケース１６、スペーサ１７およびストッパ１８に対して別体部品で構成されている。

バネ部材４２は、その外周端縁部が、ロアボデー４の円筒部７の環状凹部３６に嵌合固定されている。このバネ部材４２は、付勢力（バネ力）を有している。これにより、磁性体４１は、電磁石の電磁コイル１３により形成される磁界に影響がない、バルブボデー５のアーマチャ室３７内に臨む壁面近傍で、且つロアボデー４の円筒部７のアーマチャ室３７内に臨む内壁面に当接する位置に配置される。

［実施例１の作用］
次に、本実施例の電磁アクチュエータを利用したインジェクタ用電磁弁を備えたインジェクタの作用を図１および図２に基づいて簡単に説明する。

インジェクタの電磁弁の電磁コイル１３が通電されると、電磁コイル１３およびステータ１５よりなる電磁石に電磁力が発生する。この電磁石の電磁力によってステータ１５の磁極面側にアーマチャ１１が吸引される。そして、アーマチャ１１がステータ１５の磁極面に近づく方向（軸線方向の一方側）へ移動して、アーマチャ１１のアーマチャ本体がストッパ１８のストッパ本体の規制面に当接する。これにより、アーマチャ１１の位置がフルリフト位置にて規制される。

このとき、バルブ９（およびバルブ室４７）よりも燃料流方向の上流側の圧力制御室２２内には、コモンレールから入口側オリフィス４５を介して高圧燃料が導入されている。また、バルブ９（およびバルブ室４７）よりも燃料流方向の下流側の燃料排出通路４８、４９内は、燃料排出通路３３、アウトレットポート３４、アウトレットパイプ３５を介して、燃料タンク（燃料系の低圧側）に連通している。
このため、バルブ９よりも燃料流方向の上流側の方が、バルブ９よりも燃料流方向の下流側よりも燃料圧力が高いので、アーマチャ１１の軸線方向の上方側への移動（リフト）に伴って、バルブ９がオリフィスプレート６の弁座から離脱して、オリフィスプレート６の出口側オリフィス４６が開放される。したがって、圧力制御室２２の内部に充満していた燃料は、圧力制御室２２から燃料流路孔４４（出口側オリフィス４６を含む）→バルブ室４７→燃料排出通路４８、４９→燃料排出通路３３→アウトレットポート３４→アウトレットパイプ３５を経て燃料タンクに戻される。

以上の電磁弁自身の開弁動作に伴って、圧力制御室２２内の燃料圧力（ノズルニードル１を押し下げる方向（閉弁方向）に作用する油圧力）が低下し、燃料溜まり室２１内の燃料圧力（ノズルニードル１を押し上げる方向（開弁方向）に作用する油圧力）が、圧力制御室２２内の油圧力にコイルスプリング２３の付勢力（ノズルニードル１を押し下げる方向（閉弁方向）に作用する付勢力）を加えた合力よりも大きくなる。これにより、ノズルニードル１がノズルボデー２の弁座（シート面）より離脱するため、複数の噴射孔が開放される。すなわち、燃料噴射ノズルの弁体（ノズルニードル１）が開弁し、コモンレールの内部に蓄圧された高圧燃料がエンジンの各気筒毎の燃焼室内に噴射供給される。よって、エンジンの各気筒毎の燃焼室内への燃料噴射が開始される。

噴射タイミングから指令噴射期間が経過すると、電磁弁の電磁コイル１３への通電が停止される。すると、アーマチャ１１がコイルスプリング６２の付勢力によってステータ１５の磁極面より遠ざかる方向へ移動し、バルブ９がオリフィスプレート６の弁座に押し付けられる。これにより、出口側オリフィス４６が閉塞されるため、コモンレールから燃料供給通路２６、入口側オリフィス４５を経由して圧力制御室２２内に供給される高圧燃料が圧力制御室２２内に充満する。これに伴って、圧力制御室２２内の燃料圧力が上昇し、圧力制御室２２内の燃料圧力にコイルスプリング２３の付勢力を加えた合力が燃料溜まり室２１内の燃料圧力よりも大きくなると、ノズルニードル１がノズルボデー２の弁座（シート面）に着座するため、複数の噴射孔が閉塞される。すなわち、燃料噴射ノズルの弁体（ノズルニードル１）が閉弁し、エンジンの各気筒毎の燃焼室内への燃料噴射が終了する。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例のインジェクタ用電磁弁においては、ロアボデー４、バルブボデー５、アーマチャ１１、電磁石（コイルボビン１２、電磁コイル１３、ターミナル１４、ステータ１５等）、ステータケース１６、スペーサ１７およびストッパ１８に対して別体部品で構成された磁性体（永久磁石等）４１を、バネ部材４２の付勢力によってバルブボデー５のアーマチャ側端面に押し付けて固定している。これにより、磁性体４１は、電磁石の電磁コイル１３により形成される磁界に影響がない、バルブボデー５のアーマチャ室３７内に臨む壁面近傍で、且つロアボデー４の円筒部７のアーマチャ室３７内に臨む内壁面に当接する位置に配置される。

これによって、電磁石の電磁コイル１３により形成される磁界に影響されることなく、電磁アクチュエータの組み付け時または組み付け後に発生し、アーマチャ室３７内に流出した磁性異物、例えば電磁弁の開弁時にオリフィスプレート６の出口側オリフィス４６から排出されてアーマチャ室３７内に流出してきた燃料内に浮遊する金属異物（摩耗粉等）およびバルブボデー５の外周ねじ部、バルブボデー５の摺動孔５１からアーマチャ室３７内に流出してきた燃料内に浮遊する金属異物（切削粉、研削粉等）を、アーマチャ室３７内に臨む壁面近傍に配置された磁性体４１で捕集することができる。
したがって、アーマチャ１１の磁極面とステータ１５の磁極面との間に形成されるエアギャップへの磁性異物の噛み込みを防止することができる。これによって、アーマチャ１１の磁極面とステータ１５の磁極面との間に形成されるエアギャップ内への磁性異物（金属異物）の噛み込み等を起因とするバルブ９およびアーマチャ１１の作動不良を防止することができる。

図３は本発明の実施例２を示したもので、電磁アクチュエータを利用したインジェクタ用電磁弁を示した図である。

本実施例のインジェクタ用電磁弁においては、磁性体（永久磁石）４１自身が、ロアボデー４の円筒部７のアーマチャ室３７内に臨む内壁面に形成される環状凹部３６の底面に押し付ける方向に付勢力を発生するばね部材よりなる。
本実施例の磁性体４１は、自身の付勢力によってロアボデー４の円筒部７のアーマチャ室３７内に臨む内壁面に当接するように固定されている。この磁性体４１は、電磁石の電磁コイル１３により形成される磁界に影響がない、バルブボデー５のアーマチャ室３７内に臨む壁面近傍に配置されている。また、磁性体４１は、ロアボデー４、バルブボデー５、アーマチャ１１、電磁石（コイルボビン１２、電磁コイル１３、ターミナル１４、ステータ１５等）、ステータケース１６、スペーサ１７およびストッパ１８に対して別体部品で構成されている。

以上のように、本実施例のインジェクタ用電磁弁においては、磁性体４１をアーマチャ室３７内に臨むように配置したことにより、電磁石の電磁コイル１３により形成される磁界に影響されることなく、電磁弁、特に電磁アクチュエータの組み付け時または組み付け後に、バルブボデー５の外周ねじ部、バルブボデー５の摺動孔５１、オリフィスプレート６の出口側オリフィス４６からアーマチャ室３７内に排出された、燃料内に浮遊する磁性異物である金属異物（切削粉、研削粉、摩耗粉等）を、磁性体４１で捕集することができる。
したがって、アーマチャ１１の磁極面とステータ１５の磁極面との間に形成されるエアギャップへの磁性異物の噛み込みを防止することができる。これによって、実施例１と同様な効果を達成することができる。

図４は本発明の実施例３を示したもので、電磁アクチュエータを利用したインジェクタ用電磁弁を示した図である。

本実施例の磁性体（永久磁石）４１は、ロアボデー４の円筒部７のアーマチャ室３７内に臨む内壁面よりも大きい外径を有し、ロアボデー４の円筒部７のアーマチャ室３７内に臨む内壁面に圧入固定されている。この磁性体４１は、電磁石の電磁コイル１３により形成される磁界に影響がない、バルブボデー５のアーマチャ室３７内に臨む壁面に当接する位置に配置されている。また、磁性体４１は、ロアボデー４、バルブボデー５、アーマチャ１１、電磁石（コイルボビン１２、電磁コイル１３、ターミナル１４、ステータ１５等）、ステータケース１６、スペーサ１７およびストッパ１８に対して別体部品で構成されている。
以上のように、本実施例のインジェクタ用電磁弁においては、磁性体４１をアーマチャ室３７内に臨むように、ロアボデー４の円筒部７のアーマチャ室３７内に臨む内壁面に圧入固定したことにより、実施例１及び２と同様な作用効果を達成することができる。

図５は本発明の実施例４を示したもので、電磁アクチュエータを利用したインジェクタ用電磁弁を示した図である。

本実施例のインジェクタ用電磁弁においては、アーマチャ室３７内に臨む内壁面を有する円環状の磁性体４１が、ロアボデー４の円筒部７の環状端面とステータケース１６の肉厚部６３の環状端面との間に挟み込まれている。また、アーマチャ１１のフルリフト量は、磁性体４１自身の厚みによって設定される。すなわち、磁性体４１は、アーマチャ１１のフルリフト量を調整するスペーサとしての役目と磁性異物の捕集の役目とを果たすことができる。また、磁性体４１は、ロアボデー４、バルブボデー５、アーマチャ１１、電磁石（コイルボビン１２、電磁コイル１３、ターミナル１４、ステータ１５等）、ステータケース１６およびストッパ１８に対して別体部品で構成されている。
以上のように、本実施例のインジェクタ用電磁弁においては、アーマチャ室３７内に臨むように磁性体４１を配置したことにより、実施例１〜３と同様な作用効果を達成することができる。

図６および図７は本発明の実施例５を示したもので、図６は電磁アクチュエータを利用したインジェクタ用電磁弁を示した図で、図７はインジェクタ用電磁弁を備えたインジェクタを示した図である。

本実施例のインジェクタ用電磁弁においては、ロアボデー４を、例えば純鉄や低炭素鋼（またはフェライト系のステンレス鋼：ＳＵＳ１３）等の軟質磁性材料によって形成し、電磁石のステータ１５の電磁力によって磁化するように構成している。本実施例のインジェクタ用電磁弁では、ロアボデー４の円筒部７のアーマチャ室３７内に臨む内壁面を磁化することにより、実施例１〜４と同様に、アーマチャ室３７内に排出された燃料内に浮遊する磁性異物を捕集することができる。
なお、ロアボデー４は、バルブボデー５、アーマチャ１１、電磁石（コイルボビン１２、電磁コイル１３、ターミナル１４、ステータ１５等）、ステータケース１６およびストッパ１８に対して別体部品で構成されている。また、ロアボデー４の円筒部７のアーマチャ室３７内に臨む内壁面近傍のみ鉄分を多くして磁化できるようにしても良い。

また、バルブボデー５を、例えば純鉄や低炭素鋼（またはフェライト系のステンレス鋼：ＳＵＳ１３）等の軟質磁性材料によって形成し、電磁石のステータ１５の電磁力によって磁化するように構成している。本実施例のインジェクタ用電磁弁では、バルブボデー５のアーマチャ室３７内に臨む壁面（アーマチャ側端面）を磁化することにより、実施例１〜４と同様に、アーマチャ室３７内に排出された燃料内に浮遊する磁性異物を捕集することができる。
なお、バルブボデー５は、ロアボデー４、アーマチャ１１、電磁石（コイルボビン１２、電磁コイル１３、ターミナル１４、ステータ１５等）、ステータケース１６およびストッパ１８に対して別体部品で構成されている。また、バルブボデー５のアーマチャ室３７内に臨む壁面近傍のみ鉄分を多くして磁化できるように磁化しても良い。

［変形例］
本実施例では、電磁コイル１３およびステータ１５等によって電磁石を構成したが、電磁コイル１３のみによって電磁石を構成しても良い。また、電磁石を、ヨークやマグネチックプレート等の他の固定コアを用いて構成しても良い。
本実施例では、本発明を、電磁アクチュエータを利用したインジェクタ用電磁弁に適用しているが、内部に燃料が通過するものであれば、バルブ等の移動体だけでなく、シャッターやドア等の移動体を２位置にて駆動する電磁アクチュエータに適用しても良い。また、本発明の電磁アクチュエータを利用した電磁式流体制御弁を、サプライポンプの電磁弁（燃料調量弁）やコモンレールの減圧弁のようにバルブ等の移動体の位置を連続的または段階的に変更可能な電磁アクチュエータを備えた電磁式流量制御弁に適用しても良い。

本実施例では、本発明の電磁アクチュエータを利用したインジェクタを、電磁弁の開弁時における燃料の排出をロアボデー４のアウトレットポート３４から行うサイドリターンタイプのインジェクタに適用したが、本発明の電磁アクチュエータを利用したインジェクタを、電磁弁の開弁時における燃料の排出をハウジング１９に設けられるトップリターンチューブから行うトップリターンタイプのインジェクタに適用しても良い。

電磁アクチュエータを利用したインジェクタ用電磁弁を示した断面図である（実施例１）。 インジェクタ用電磁弁の要部を示した拡大図である（実施例１）。 電磁アクチュエータを利用したインジェクタ用電磁弁を示した断面図である（実施例２）。 電磁アクチュエータを利用したインジェクタ用電磁弁を示した断面図である（実施例３）。 電磁アクチュエータを利用したインジェクタ用電磁弁を示した断面図である（実施例４）。 電磁アクチュエータを利用したインジェクタ用電磁弁を示した断面図である（実施例５）。 インジェクタ用電磁弁を備えたインジェクタを示した断面図である（実施例５）。 インジェクタ用電磁弁の要部を示した拡大図である（従来の技術）。

符号の説明

４ ロアボデー
５ バルブボデー（ハウジング）
７ ロアボデーの円筒部
９ バルブ（電磁弁の弁体）
１１ アーマチャ
１３ 電磁コイル（電磁石）
１５ ステータ（電磁石）
１６ ステータケース
１７ スペーサ
１８ ストッパ
１９ ハウジング
３６ ロアボデーの環状凹部
３７ アーマチャ室
４１ 磁性体（永久磁石）
４２ バネ部材

Claims (13)

1. （ａ）移動体を駆動するアーマチャと、
   （ｂ）このアーマチャを引き寄せる電磁力を発生する電磁石と、
   （ｃ）この電磁石の磁極面との間に、前記アーマチャと共に流体を収容するアーマチャ室を形成するハウジングと、
   （ｄ）前記アーマチャおよび前記電磁石に対して別体部品で構成されて、前記アーマチャ室内に臨むように配置された磁性体と
   を備えた電磁アクチュエータ。
2. 請求項１に記載の電磁アクチュエータにおいて、
   前記磁性体は、永久磁石であることを特徴とする電磁アクチュエータ。
3. 請求項１または請求項２に記載の電磁アクチュエータにおいて、
   前記磁性体は、前記ハウジングの前記アーマチャ室内に臨む壁面近傍に配置されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の電磁アクチュエータにおいて、 前記磁性体は、円環状に形成されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
5. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の電磁アクチュエータにおいて、 前記磁性体は、前記アーマチャのリフト量を調整するためのスペーサとしての機能を有していることを特徴とする電磁アクチュエータ。
6. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の電磁アクチュエータにおいて、 前記磁性体を、前記ハウジングの前記アーマチャ室内に臨む壁面に押し付ける方向に付勢力を発生するバネ部材を備え、
   前記磁性体は、前記バネ部材の付勢力によって前記ハウジングの前記アーマチャ室内に臨む壁面に固定されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
7. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の電磁アクチュエータにおいて、 前記アーマチャ室の周囲を周方向に覆う筒状のボデーを備え、
   前記ボデーは、前記アーマチャ室内に臨む内壁面に環状凹部を有していることを特徴とする電磁アクチュエータ。
8. 請求項７に記載の電磁アクチュエータにおいて、
   前記磁性体は、前記環状凹部の底面に押し付ける方向に付勢力を発生するばね部材よりなり、自身の付勢力によって前記ボデーの前記アーマチャ室内に臨む内壁面に固定されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
9. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の電磁アクチュエータにおいて、 前記アーマチャ室の周囲を周方向に覆う筒状のボデーを備え、
   前記磁性体は、前記ボデーの前記アーマチャ室内に臨む内壁面の内径よりも大きい外径を有し、前記ボデーの前記アーマチャ室内に臨む内壁面に圧入固定されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
10. 請求項１に記載の電磁アクチュエータにおいて、
    前記磁性体は、前記ハウジングと一体化されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
11. 請求項１に記載の電磁アクチュエータにおいて、
    前記アーマチャ室の周囲を周方向に覆う筒状のボデーを備え、
    前記磁性体は、前記ボデーと一体化されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
12. 請求項１ないし請求項１１のうちのいずれか１つに記載の電磁アクチュエータにおいて、
    前記移動体は、電磁式流体制御弁のバルブであることを特徴とする電磁アクチュエータ。
13. 請求項１ないし請求項１１のうちのいずれか１つに記載の電磁アクチュエータにおいて、
    前記移動体は、インジェクタ用電磁弁のバルブであることを特徴とする電磁アクチュエータ。

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