JP2013077792A - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動初期の磁気効率を高め、且つ吸引力特性をフラット化できる高性能な電磁アクチュエータを提供する。
【解決手段】磁気吸引ステータ４に２重のステータ突起５１、５２を設け、プランジャ３に２重のプランジャ突起５３、５４を設け、その間に３箇所の磁気吸引力発生箇所Ｘ、Ｙ、Ｚを設けることで、駆動初期の磁気効率を高める。さらに、内周ステータ突起５２の外周面にステータ側テーパ面５を設け、外周プランジャ突起５３の内周面にプランジャ側テーパ面６を設ける。オーバーラップ後、プランジャ３が磁気吸引ステータ４に接近するに従いステータ側テーパ面５とプランジャ側テーパ面６において磁気吸引力が上昇する「右上がり特性」が得られる。このため、他の磁気吸引力発生箇所における「右下がり特性」を「右上がり特性」で相殺でき、吸引力特性をフラット化できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、駆動対象物に軸方向の駆動力を与える電磁アクチュエータに関し、特にプランジャと吸引力発生箇所との間に発生する磁気吸引力に関するものであり、例えば、電磁式の油圧制御バルブ等に用いて好適な技術に関する。

以下の明細書中では、説明の便宜上、
・プランジャの移動方向（軸方向）を前後方向と称し、
・吸引力発生箇所にプランジャが接近する方向を前（図１、図６左側参照）、
・吸引力発生箇所からプランジャが離間する方向を後（図１、図６右側参照）、
と称する。
この前後方向は、説明のためのものであって、実際の搭載方向を限定するものではない。

背景技術の具体的な一例として、特許文献１を説明する。
特許文献１は、エンジン（内燃機関）によって駆動されるカムシャフトの進角量を可変する油圧式の可変バルブタイミング装置（バリアブル・バルブ・タイミング：以下、ＶＶＴと称す）に関する技術であり、
・進角室と遅角室の油圧差によってカムシャフトの進角量の可変を行なう可変カムシャフトタイミング機構（バリアブル・カムシャフト・タイミング：以下、ＶＣＴと称す）と、・進角室と遅角室の油圧差をコントロールするオイルフロー・コントロール・バルブ（以下、ＯＣＶと称す：電磁スプール弁の一例）と、
が用いられている。

特許文献１に開示されるＯＣＶは、四方弁構造を採用したスプール弁と、このスプール弁を駆動する電磁アクチュエータ（リニアソレノイド）とを結合したものであり、特許文献１の電磁アクチュエータを、図８を参照して説明する。
なお、以下の符号は、後述する［発明を実施するための形態］および［実施例］と同一機能物に同一符号を付したものである。

特許文献１の電磁アクチュエータ１は、
・プランジャ３と磁気吸引ステータ４との間の複数箇所で磁気吸引力が発生し、
・プランジャ３と磁気吸引ステータ４が軸方向でオーバーラップしない位置（軸方向で離間した位置）から、軸方向でオーバーラップする位置まで、磁気吸引ステータ４に対してプランジャ３が移動可能なものである。

特許文献１は、複数箇所で磁気吸引力を発生させる手段として、
・プランジャ３に、内外２重のプランジャ突起（外周プランジャ突起５３と内周プランジャ突起５４）を設けるとともに、
・磁気吸引ステータ４に、内外２重のプランジャ突起（外周プランジャ突起５３と内周プランジャ突起５４）の間に侵入可能なステータ突起５２’を設けたものである。
これにより、
・外周プランジャ突起５３とステータ突起５２’との間の外周吸引力発生箇所Ｘで磁気吸引力が発生するとともに、
・内周プランジャ突起５４とステータ突起５２’との間の内周吸引力発生箇所Ｙで磁気吸引力が発生する。
このように２箇所（Ｘ、Ｙ）で磁気吸引力を発生させることで、駆動初期の磁気効率を高めることができる。

（問題点１）
しかし、外周吸引力発生箇所Ｘは、外周プランジャ突起５３の内周面とステータ突起５２’の外周面とが、円筒面同士でオーバーラップする構造であった。
このため、外周プランジャ突起５３とステータ突起５２’が軸方向でオーバーラップすると、図８（ｂ）の一点鎖線Ｘに示すように、外周吸引力発生箇所Ｘでは、プランジャ３が磁気吸引ステータ４に接近するに従い磁気吸引力が低下してしまう。

同様に、内周吸引力発生箇所Ｙは、内周プランジャ突起５４の外周面とステータ突起５２’の内周面とが、円筒面同士でオーバーラップする構造であった。
このため、内周プランジャ突起５４とステータ突起５２’が軸方向でオーバーラップすると、図８（ｂ）の破線Ｙに示すように、内周吸引力発生箇所Ｙでは、プランジャ３が磁気吸引ステータ４に接近するに従い磁気吸引力が低下してしまう。

なお、以下では、オーバーラップ後、プランジャ３が磁気吸引ステータ４に接近するに従い磁気吸引力が低下する特性を「右下がり特性」と称する。
特許文献１の技術は、外周吸引力発生箇所Ｘと内周吸引力発生箇所Ｙの２箇所で磁気吸引力が発生するものであるが、外周吸引力発生箇所Ｘと内周吸引力発生箇所Ｙは、ともに「右下がり特性」であった。

プランジャ３には、外周吸引力発生箇所Ｘと内周吸引力発生箇所Ｙの合成力（「右下がり特性」＋「右下がり特性」）が加わる。このため、プランジャ３と磁気吸引ステータ４が軸方向でオーバーラップした後は、図８（ｂ）の実線Ｇに示すように、プランジャ３が磁気吸引ステータ４に接近するに従いプランジャ３に作用する磁気吸引力が大きく低下してしまう。
即ち、特許文献１の技術は、駆動初期の磁気効率を高めることができるものの、オーバーラップ後において磁気吸引力が大きく低下し、プランジャの駆動力が低下する不具合があった。

（問題点２）
上記「問題点１」では、プランジャ３がストロークして、プランジャ３と磁気吸引ステータ４がオーバーラップすることで磁気吸引力が低下する不具合を示した。
これに対し、プランジャ３が磁気吸引ステータ４にオーバーラップしない場合でも、プランジャ３のストロークが増加することで、プランジャ３の駆動力が低下する場合がある。

その具体例を、図６、図７を参照して説明する。なお、図６、図７は、実施例３の説明のための図面であり、従来技術ではない。
電磁アクチュエータ１の軸方向寸法の短縮化（図６参照）に伴って、プランジャ３の軸方向長が短縮された場合、プランジャ３のストロークが大きくなるに従い、図７（ａ）の符合Ｆに示すように、磁気受渡ステータ４２とプランジャ３の後端（磁気吸引側とは異なる側）との間に、プランジャ３の駆動力を妨げる磁気吸引力が生じる。
このため、プランジャ３が磁気吸引ステータ４にオーバーラップしない場合であっても、プランジャ３のストロークが増加した際、逆向きの磁気吸引力Ｆの作用により、プランジャ３の駆動力が低下する場合がある。

特開２００４−３０１１６５号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、プランジャのストロークの増加に伴うプランジャ駆動力の低下を防ぐことのできる電磁アクチュエータの提供にある。

［請求項１の手段］
電磁アクチュエータは、磁気吸引力が発生する複数箇所のうちの少なくとも１箇所に、軸方向に対して互いに同方向に傾斜して対向するテーパ対向部を設けている。
このテーパ対向部では、プランジャが磁気吸引ステータに軸方向で接近するに従い磁気吸引力が上昇する。
なお、以下では、プランジャが磁気吸引ステータに接近するに従い磁気吸引力が上昇する特性を「右上がり特性」と称する。
これにより、プランジャのストロークの増加に伴うプランジャの駆動力の低下を、テーパ対向部で発生する「右上がり特性」で相殺することができ、結果的にプランジャの移動に対する駆動特性をフラット化することができる。

［請求項２の手段］
磁気吸引ステータは、軸方向に向かって筒状に突出する内外２重のステータ突起を備える。
一方、プランジャは、軸方向に向かって筒状に突出して設けられ、内外２重のステータ突起の間に侵入可能なプランジャ突起を備える。
そして、テーパ対向部を、ステータ突起およびプランジャ突起の対向箇所に設ける。これにより、プランジャの移動に対する駆動特性をフラット化することができる。

［請求項３の手段］
プランジャは、軸方向に向かって筒状に突出する内外２重のプランジャ突起を備える。 一方、磁気吸引ステータは、軸方向に向かって筒状に突出して設けられ、内外２重のプランジャ突起の間に侵入可能なステータ突起を備える。
そして、テーパ対向部を、ステータ突起およびプランジャ突起の対向箇所に設ける。これにより、プランジャの移動に対する駆動特性をフラット化することができる。

［請求項４の手段］
磁気吸引力が発生する複数箇所のうちの少なくとも１箇所は、磁気吸引力が発生する他の箇所に比較して、軸方向の距離が長く設けられる。
磁気吸引力が発生する複数箇所のうち、少なくとも１箇所の軸方向の距離を変えることにより、プランジャのストロークに対してプランジャに作用する磁気吸引力を調整することができる。これにより、プランジャの移動に対する駆動特性（吸引特性）をフラット化することができる。

［請求項５の手段］
磁気吸引力が発生する複数箇所のうちの少なくとも１箇所は、軸方向に対して傾斜するテーパ面を備える。
このテーパ面によって、プランジャの移動に対する駆動特性（吸引特性）を調整することができる。

［請求項６の手段］
請求項６は、電磁弁（バルブ＋電磁アクチュエータ）に本発明を適用したものである。

［請求項７の手段］
請求項７は、電磁スプール弁（スプール弁＋電磁アクチュエータ）に本発明を適用したものである。

［請求項８の手段］
請求項８は、ＶＣＴにおける進角室と遅角室の油圧差をコントロールするＯＣＶに本発明を適用したものである。

ＯＣＶの軸方向に沿う断面図である（実施例１）。 （ａ）磁気吸引力の発生箇所を説明する電磁アクチュエータの要部断面図、（ｂ）プランジャのストロークと磁気吸引力との関係を示すグラフである（実施例１）。 ＶＶＴの概略図である（実施例１）。 ＯＣＶの軸方向に沿う断面図である（実施例２）。 磁気吸引力の発生箇所を説明する電磁アクチュエータの要部断面図である（実施例２）。 電磁アクチュエータの断面図である（実施例３）。 （ａ）磁気吸引力の発生箇所を説明する電磁アクチュエータの要部断面図、（ｂ）プランジャのストロークと磁気吸引力との関係を示すグラフである（実施例３）。 （ａ）磁気吸引力の発生箇所を説明する電磁アクチュエータの断面図、（ｂ）プランジャのストロークと磁気吸引力との関係を示すグラフである（従来例）。

図面を参照して「実施形態１」と「実施形態２」を説明する。
実施形態１、２の電磁アクチュエータ１は、通電により磁力を発生するコイル２と、軸方向へ移動可能に支持されるプランジャ３と、コイル２の発生する磁力によりプランジャ３を軸方向へ磁気吸引する磁気吸引ステータ４とを具備する。
この電磁アクチュエータ１は、プランジャ３と磁気吸引ステータ４との間に磁気吸引力が発生する箇所が複数（後述する実施例１、２では３箇所、実施例３では４箇所）存在する。

実施形態１の電磁アクチュエータ１は、磁気吸引力が発生する複数箇所のうちの少なくとも１箇所に、軸方向に対して互いに同方向に傾斜して対向するテーパ対向部（後述する実施例１、２ではステータ側テーパ面５、プランジャ側テーパ面６）を設けている。

実施形態２の電磁アクチュエータ１は、磁気吸引力が発生する複数箇所のうちの少なくとも１箇所が、磁気吸引力が発生する他の箇所に比較して、軸方向の距離が長く設けられている。

以下において本発明をＶＶＴのＯＣＶに適用した具体的な一例（実施例）を図面を参照して説明する。以下の実施例は具体的な一例であって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。
なお、以下の実施例において、上記［発明を実施するための形態］と同一符号は、同一機能物を示すものである。

［実施例１］
図１〜図３を参照して実施例１を説明する。
ＶＶＴは、車両走行用のエンジンに搭載されるものであり、
・カムシャフト（例えば、吸気バルブ用カムシャフト等）に取り付けられてカムシャフトの進角量を連続的に可変することでバルブ（例えば、吸気バルブ等）の開閉タイミングを連続的に可変可能なＶＣＴ１０と、
・このＶＣＴ１０の作動を油圧制御するＯＣＶ１１を用いた油圧回路１２と、
・ＯＣＶ１１を電気的に制御するＥＣＵ１３（エンジン・コントロール・ユニットの略）と、
から構成されている。

ＶＣＴ１０は、エンジンのクランクシャフトに同期して回転駆動されるシューハウジング１４と、このシューハウジング１４に対して相対回転可能に設けられ、カムシャフトと一体に回転するベーンロータ１５とを備えるものであり、シューハウジング１４内に構成される油圧アクチュエータによってシューハウジング１４に対してベーンロータ１５を相対的に回転駆動して、カムシャフトを進角側あるいは遅角側へ変化させるものである。

シューハウジング１４は、エンジンのクランクシャフトにタイミングベルトやタイミングチェーン等を介して回転駆動されるスプロケットにボルト等によって結合されて、スプロケットと一体回転するものである。このシューハウジング１４の内部には、図３に示すように、略扇状の凹部１４ａが複数（この実施例１では３つ）形成されている。なお、シューハウジング１４は、図３において時計方向に回転するものであり、この回転方向が進角方向である。
一方、ベーンロータ１５は、カムシャフトの端部に位置決めピン等で位置決めされて、ボルト等によってカムシャフトの端部に固定されるものであり、カムシャフトと一体に回転する。

ベーンロータ１５は、シューハウジング１４の凹部１４ａ内を進角室αと遅角室βに区画するベーン１５ａを備えるものであり、ベーンロータ１５はシューハウジング１４に対して所定角度内で回動可能に設けられている。
進角室αは、油圧によってベーン１５ａを進角側へ駆動するための油圧室であって、ベーン１５ａの反回転方向側の凹部１４ａ内に形成されるものであり、逆に、遅角室βは油圧によってベーン１５ａを遅角側へ駆動するための油圧室であって、ベーン１５ａの回転方向側の凹部１４ａ内に形成されるものである。なお、進角室αと遅角室βの液密性は、シール部材１６等によって保たれる。

油圧回路１２は、進角室αおよび遅角室βのオイルを給排して、進角室αと遅角室βに油圧差を発生させてベーンロータ１５をシューハウジング１４に対して相対回転させるための手段であり、クランクシャフト等によって駆動されるオイルポンプ１７から圧送されるポンプ油圧を進角室αまたは遅角室βの一方に調量供給するとともに、進角室αまたは遅角室βの油圧を調量排圧することが可能なＯＣＶ１１を備える。

ＯＣＶ１１は、四方弁構造を有するスプール弁２０（バルブの一例）と、このスプール弁２０を駆動する電磁アクチュエータ１とを結合した油圧制御用の電磁スプール弁であり、スプール弁２０がエンジン部品（シリンダヘッド等）に形成されたＯＣＶ装着穴（内周面が円筒形状を呈する穴）の内部に挿入されるとともに、電磁アクチュエータ１がエンジン部品に固定されるものである。

（スプール弁２０の説明）
スプール弁２０は、
・エンジン部品に設けられたＯＣＶ装着穴に挿入配置されるスリーブ２１と、
・このスリーブ２１の内部において軸方向へ摺動自在に支持され、各ポートの連通状態を調整するスプール２２と、
・このスプール２２を後方へ付勢するリターンスプリング２３と、
を備える。

スリーブ２１は、略円筒形状を呈し、外周面がＯＣＶ装着穴に対して微細なクリアランスを介して挿入配置される。
スリーブ２１の内部には、スプール２２を軸方向へ摺動自在に支持する摺動穴が形成され、この摺動穴の内周面においてスプール２２を軸方向へ摺動自在に支持する。

スリーブ２１には、複数の入出力ポートが形成されている。
具体的に、スリーブ２１の径方向には、オイルポンプ１７のオイル吐出口に連通する入力ポート２４、進角室αに通じる進角ポート２５、遅角室βに通じる遅角ポート２６、ドレン空間（ドレンパンに通じる空間）に通じる進角用ドレンポート２７と遅角用ドレンポート２８が設けられている。
これらの径方向のポートは、スリーブ２１の前側から後側に向かって、進角用ドレンポート２７、進角ポート２５、入力ポート２４、遅角ポート２６、遅角用ドレンポート２８の順に配置されている。
また、スリーブ２１の前部には、上記入出力ポートとは別に、ドレン空間（ドレンパンに通じる空間）に通じる呼吸ポート２９が設けられている。

スプール２２は、略円筒形状を呈し、外周面がスリーブ２１の内周面に対して微細なクリアランスを介して挿入配置される。
スプール２２の外周には、スリーブ２１の摺動穴の内径寸法に略一致した外径寸法を有する４つの大径部（ランド）が設けられている。
また、４つの大径部の各間には、前側から後側に向かって、進角室ドレン用小径部３１、作動油分配用小径部３２、遅角室ドレン用小径部３３が形成されている。

進角室ドレン用小径部３１は、図１に示すように、スプール２２がストローク中央よりも後側に移動している時に進角ポート２５と連通して進角室αの油圧の排出を行ない、進角室αの油圧を下降させるものである。
作動油分配用小径部３２は、入力ポート２４と常に連通するものであり、スプール２２が前側へ移動した際に入力ポート２４と進角ポート２５を連通して進角室αの油圧を上昇させ、スプール２２が後側へ移動した際に入力ポート２４と遅角ポート２６を連通して遅角室βの油圧を上昇させる分配室の機能を果たすものである。
遅角室ドレン用小径部３３は、スプール２２がストローク中央よりも前側に移動している時に遅角ポート２６と連通して遅角室βの油圧の排出を行ない、遅角室βの油圧を下降させるものである。

また、進角室ドレン用小径部３１と作動油分配用小径部３２の間の大径部は、スプール２２がストローク中央の時に進角ポート２５を閉塞する幅に設けられている。
同様に、作動油分配用小径部３２と遅角室ドレン用小径部３３の間の大径部も、スプール２２がストローク中央の時に遅角ポート２６を閉塞する幅に設けられている。
即ち、スプール２２のストローク位置が前後方向の略中央の時に、進角ポート２５と遅角ポート２６とを同時に閉塞するように設けられている。

スリーブ２１とスプール２２が上記の構成に設けられているため、スプール２２を後端から前端へ移動することで、
（ｉ）遅角ポート２６を入力ポート２４に連通させるとともに、進角ポート２５を進角用ドレンポート２７に連通させる「遅角状態」、
（ｉｉ）進角ポート２５および遅角ポート２６を遮断する「位相保持状態」、
（ｉｉｉ）進角ポート２５を入力ポート２４に連通させるとともに、遅角ポート２６を遅角用ドレンポート２８に連通させる「進角状態」、
を達成することができる。

スプール２２の後部には、電磁アクチュエータ１におけるプランジャ３の駆動力をスプール２２に伝えるシャフト３４が、スプール２２と一体に設けられている。
なお、シャフト３４は、スプール２２と一体に設けられることに限定されるものではなく、別体に設けて、スプール２２とプランジャ３の間に介在させても良いし、プランジャ３に結合するものであっても良い。

この実施例のシャフト３４は、小径筒状を呈するものであり、シャフト３４の中心には軸方向に貫通したシャフト呼吸孔３５が形成されている。
このシャフト呼吸孔３５は、プランジャ３の前後の空間の容積変動を可能にする呼吸通路である。

具体的に、シャフト呼吸孔３５の前端は、スプール２１の軸心に形成されたスプール内ドレン穴３０を介して呼吸ポート２９と常時連通する。
また、シャフト呼吸孔３５の後端は、プランジャ３の中心部において軸方向に貫通形成されたプランジャ呼吸孔３６を介して、プランジャ３の後端とカップガイド４１との間の容積変動室（プランジャ３の後室）と常時連通する。
さらに、シャフト呼吸孔３５は、シャフト３４の径方向に形成された呼吸ポート（図示しない）を介して、シャフト３４の周囲の容積変動室（プランジャ３の前室）と常時連通する。

（リターンスプリング２３の説明）
リターンスプリング２３は、スプール２２を後方へ向けて付勢する圧縮コイルスプリングである。
ここで、スリーブ２１の前端には、軸方向に対して垂直な環状壁を備えており、この環状壁と、スプール２２に設けたバネ受段差（スプール内ドレン穴３０の前側で前方に拡径する部位の段差）の間で軸方向に圧縮された状態で組付けられるものである。
なお、リターンスプリング２３が配置されるバネ室（スプール２２の前部に設けられる容積変動室）は、呼吸ポート２９を介してドレン空間と常時連通するものである。

（電磁アクチュエータ１の説明）
電磁アクチュエータ１は、通電により磁力を発生するコイル２と、軸方向へ移動可能に支持されるプランジャ３と、コイル２の発生する磁力によりプランジャ３を軸方向へ磁気吸引する磁気吸引ステータ４とを具備するものであり、コイル２の通電時にプランジャ３と磁気吸引ステータ４との間の複数箇所（この実施例では、外周吸引力発生箇所Ｘ、内周吸引力発生箇所Ｙ、中周吸引力発生箇所Ｚの３箇所）において磁気吸引力が発生するとともに、プランジャ３と磁気吸引ステータ４が軸方向でオーバーラップしない位置（プランジャ３が後端で停止する位置）から、軸方向でオーバーラップする位置（プランジャ３が前端で停止する位置）まで、磁気吸引ステータ４に対してプランジャ３が移動可能に設けられている。

具体的に、電磁アクチュエータ１は、上述したコイル２、プランジャ３、磁気吸引ステータ４の他に、カップガイド４１、磁気受渡ステータ４２、ヨーク４３、ステー４４およびコネクタ４５を備えて構成される。

コイル２は、通電されるとプランジャ３を磁気吸引するための磁力を発生する磁力発生手段であり、樹脂製のコイルボビンの周囲に絶縁被覆された導線（エナメル線等）を多数巻回したものである。

プランジャ３は、コイル２の発生する磁力によりリターンスプリング２３の付勢力に打ち勝ってスプール２２を前方へ駆動する磁性体金属（例えば、鉄：磁気回路を構成する強磁性材料）によって形成された円柱体であり、カップガイド４１の内周面において軸方向へ摺動自在に支持される。

磁気吸引ステータ４は、スリーブ２１とコイル２との間に挟まれて支持されて、プランジャ３を前方へ磁気吸引するものであり、磁気吸引ステータ４とプランジャ３の対向箇所（磁気吸引力の発生箇所：メインギャップ）については後述する。

磁気受渡ステータ４２は、カップガイド４１を介してプランジャ３の周囲と径方向の磁気の受け渡しを行なうものであり、カップガイド４１を介してプランジャ３の外周を覆うとともに、コイルボビンの内周に挿入配置される円筒部４２ａ、およびこの円筒部４２ａから外径方向に向かって形成され、外周縁においてヨーク４３と磁気結合されるフランジ部４２ｂからなる磁性体金属（例えば、鉄：磁気回路を構成する強磁性材料）であり、円筒部４２ａとプランジャ３の径方向間に磁束受渡ギャップ（サイドギャップ）が形成される。

ヨーク４３は、コイル２の周囲を覆う円筒形状を呈した磁性体金属（例えば、鉄：磁気回路を構成する強磁性材料）であり、前端に形成された爪部をカシメることでスリーブ２１と結合される。

カップガイド４１は、電磁アクチュエータ１の内部のオイルが外部に漏れないように、電磁アクチュエータ１の内部においてオイルが導かれる範囲を区画する手段であり、筒形カップ形状を呈する非磁性体材料（例えば、ステンレス等）によって設けられる。
カップガイド４１の前端には径方向に広がる拡径フランジ部が設けられており、この拡径フランジ部が磁気吸引ステータ４の後面に配置されたＯリング４６と、コネクタ４５を形成する２次成形樹脂との間に挟まれることで、カップガイド４１の内外のシールが成される。

なお、スリーブ２１の後面と磁気吸引ステータ４の前面との間に配置されたＯリング４７は、スプール弁２０と電磁アクチュエータ１との間からオイルが漏れるのを防ぐためのものであり、スリーブ２１の後部外周に配置されたＯリング４８は、ＯＣＶ装着穴からオイルが漏れるのを防ぐためのものである。

ステー４４は、ＯＣＶ１１をエンジン部品に結合するための手段であり、ヨーク４３の前端に形成された段差部と磁気吸引ステータ４との間に挟まれて固定されている。なお、ステー４４は、ヨーク４３に溶接結合されるなど、他の技術で電磁アクチュエータ１に結合されるものであっても良い。
そして、上述したように、スプール弁２０をバルブＯＣＶ装着穴の内部に挿入し、電磁アクチュエータ１のステー４４をエンジン部品に締結することで、ＯＣＶ１１がエンジンに組付けられる。

コネクタ４５は、コイル２等を樹脂モールドする２次成形樹脂の一部によって形成された結合手段であり、その内部には、コイル２の導線端部とそれぞれ接続されるターミナル端子４５ａが配置されている。このターミナル端子４５ａは、一端がコイルボビンに差し込まれた状態で２次成形樹脂に樹脂モールドされたものであり、ターミナル端子４５ａの他端がコネクタ４５内において露出配置されている。

（ＥＣＵ１３の説明）
ＥＣＵ１３は、エンジン運転状態に応じた「目標の位相角」を算出する機能を備えるとともに、シューハウジング１４に対するベーンロータ１５の「実際の位相角」を検出する手段を備え、「実際の位相角」が「目標の位相角」となるようにコイル２の通電制御を実施するように設けられている。
具体的な一例として、ＥＣＵ１３は、デューティ比制御によりコイル２へ供給する電流量を制御するものであり、コイル２の供給電流量を制御することで、スプール２２の軸方向の位置をリニアにスライド制御し、エンジン運転状態に応じた作動油圧を進角室αおよび遅角室βに発生させてカムシャフトの進角量を可変制御する。

（磁気吸引ステータ４とプランジャ３の間における磁気吸引力の発生箇所の説明）
磁気吸引ステータ４は、上述したように、スリーブ２１とコイル２との間に挟まれて支持されてプランジャ３を前方へ磁気吸引するものであり、スリーブ２１とコイル２との間に挟まれて配置される円盤部と、円盤部の磁束をプランジャ３の近傍まで導く内外２重のステータ突起とからなる環状の磁性体金属（例えば、鉄：磁気回路を構成する強磁性材料）である。

内外２重のステータ突起は、磁気吸引ステータ４の後面において同軸上で、且つ後方に向かって筒状に突出する２つの環状突起であり、
・プランジャ３の外径寸法より僅かに大径に設けられた外周ステータ突起５１と、
・プランジャ３の外径寸法より小さく、且つプランジャ３の内径寸法（プランジャ呼吸孔３５の径寸法）より大きく設けられた内周ステータ突起５２と、
で構成される。

一方、上述したプランジャ３の前端には、プランジャ３と磁気吸引ステータ４とが軸方向でオーバーラップした際に、内周ステータ突起５２が非接触で侵入する環状溝が形成されている。
この環状溝を設けたことにより、プランジャ３の前端には、内外２重のプランジャ突起が形成される。

内外２重のプランジャ突起は、プランジャ３の前面において同軸上で、且つ前方に向かって筒状に突出する２つの環状突起であり、
・プランジャ３と磁気吸引ステータ４とが軸方向でオーバーラップした際に、外周ステータ突起５１と内周ステータ突起５２との間に非接触で侵入する外周プランジャ突起５３と、
・磁気吸引ステータ４の内径寸法（内周ステータ突起５２の内径寸法）より僅かに小径に設けられた内周プランジャ突起５４と、
で構成される。

上記構成を採用することにより、図２（ａ）に示すように、
・外周ステータ突起５１と外周プランジャ突起５３との間には、外周吸引力発生箇所Ｘ（外周磁気吸引ギャップ）が設けられ、
・内周ステータ突起５２と内周プランジャ突起５４との間には、内周吸引力発生箇所Ｙ（内周磁気吸引ギャップ）が設けられ、
・内周ステータ突起５２と外周プランジャ突起５３との間には、中周吸引力発生箇所Ｚ（中周磁気吸引ギャップ）が設けられる。

これにより、プランジャ３が後端で停止する位置でコイル２を通電すると、外周吸引力発生箇所Ｘ、内周吸引力発生箇所Ｙ、中周吸引力発生箇所Ｚの３箇所で磁気吸引力が発生するため、駆動初期の磁気効率を高めることができる。

ここで、外周吸引力発生箇所Ｘは、外周ステータ突起５１の内周面と、外周プランジャ突起５３の外周面とが、円筒面同士でオーバーラップするように設けられている。
このため、外周ステータ突起５１と外周プランジャ突起５３のオーバーラップ後、図２（ｂ）の一点鎖線Ｘに示すように、外周吸引力発生箇所Ｘでは、プランジャ３が磁気吸引ステータ４に接近するに従い磁気吸引力が低下する（右下がり特性）。

同様に、内周吸引力発生箇所Ｙは、内周ステータ突起５２の内周面と内周プランジャ突起５４の外周面とが、円筒面同士でオーバーラップするように設けられている。
このため、内周ステータ突起５２と内周プランジャ突起５４のオーバーラップ後、図２（ｂ）の破線Ｙに示すように、内周吸引力発生箇所Ｙでは、プランジャ３が磁気吸引ステータ４に接近するに従い磁気吸引力が低下する（右下がり特性）。

一方、この実施例における電磁アクチュエータ１では、磁気吸引力が発生する複数箇所のうちの少なくとも１箇所が、軸方向に対して互いに同方向に傾斜して対向するテーパ対向部として設けられている。
具体的なテーパ対向部は、
・磁気吸引ステータ４に設けられて軸方向に対して傾斜したステータ側テーパ面５と、
・プランジャ３に設けられてステータ側テーパ面５と同方向に傾斜したプランジャ側テーパ面６と、
の径方向および軸方向の対向箇所である。

この実施例では、
・内周ステータ突起５２の外周面に軸方向に対して傾斜したステータ側テーパ面５（後方に向かって縮径するテーパ面）が設けられ、
・外周プランジャ突起５３の内周面にステータ側テーパ面５と同方向に傾斜したプランジャ側テーパ面６（前方に向かって拡径するテーパ面）が設けられるものであり、
プランジャ３と磁気吸引ステータ４が軸方向でオーバーラップした状態において、ステータ側テーパ面５とプランジャ側テーパ面６とが、径方向および軸方向の両方向に対向するものである。

プランジャ３と磁気吸引ステータ４が軸方向でオーバーラップした状態において、ステータ側テーパ面５とプランジャ側テーパ面６とが、径方向と軸方向の両方で対向するものであるため、プランジャ３と磁気吸引ステータ４が軸方向でオーバーラップした状態であっても、プランジャ３が磁気吸引ステータ４に軸方向で接近するに従い、ステータ側テーパ面５とプランジャ側テーパ面６との対向箇所では、プランジャ３に作用する磁気吸引力が上昇する。
即ち、プランジャ３と磁気吸引ステータ４のオーバーラップ後、図２（ｂ）の二点鎖線Ｚに示すように、中周吸引力発生箇所Ｚでは、プランジャ３が磁気吸引ステータ４に接近するに従い磁気吸引力が上昇する（右上がり特性）。

プランジャ３には、外周吸引力発生箇所Ｘ、内周吸引力発生箇所Ｙおよび中周吸引力発生箇所Ｚの合成力（「右下がり特性」＋「右下がり特性」＋「右上がり特性」）が加わる。
このため、上述した外周吸引力発生箇所Ｘおよび内周吸引力発生箇所Ｙにおける「右下がり特性｛図２（ｂ）の一点鎖線Ｘ、破線Ｙ参照｝」を、中周吸引力発生箇所Ｚにおける「右上がり特性｛図２（ｂ）の二点鎖線Ｚ参照｝」で相殺することができる。
その結果、図２（ｂ）の実線Ｇに示すように、プランジャ３の移動に対する駆動特性をフラット化することができる。

このように、この実施例の電磁アクチュエータ１は、駆動初期の磁気効率を高めることで、電磁アクチュエータ１を小型化することができるとともに、「右下がり特性」を「右上がり特性」で相殺することで、プランジャ３の移動に対する駆動特性をフラット化することができる。即ち、小型で高性能な電磁アクチュエータ１を提供することができる。

［実施例２］
図４、図５を参照して実施例２を説明する。なお、以下の各実施例において上記実施例１と同一符合は同一機能物を示すものである。
この実施例２は、磁気吸引ステータ４に対し、内周ステータ突起５２が設けられる部位をサブステータ５５として別体に設け、そのサブステータ５５の要部（プランジャ３に対向する箇所）をカップガイド４１の内周に挿入配置したものである。
即ち、実施例２は、
・外周ステータ突起５１をカップガイド４１の外周に配置し、
・内周ステータ突起５２をカップガイド４１の内周に配置したものである。

このように設けることにより、上述した実施例１と同じ効果を得ることができる。
また、この実施例２では、内周ステータ突起５２をカップガイド４１の内周に配置するため、カップガイド４１の拡径フランジ部をスリーブ２１と磁気吸引ステータ４の間で挟むことができ、実施例１で示したＯリング４６を廃止し、スリーブ２１の後面と磁気吸引ステータ４の前面との間に配置されたＯリング４７によってカップガイド４１の内外をシールすることができる。

さらにこの実施例２では、内周ステータ突起５２が設けられるサブステータ５５をカップガイド４１の内周に配置する構成を採用することにより、カップガイド４１を有する既存の電磁アクチュエータ１に本発明を適用することが容易になる。このため、コスト上昇を抑えて本発明を実施することができる。

［実施例３］
図６、図７を参照して実施例３を説明する。
この実施例３の電磁アクチュエータ１は、カムシャフトの軸芯上にプランジャ３を配置するタイプであり、車両搭載上の制約から実施例１、２の電磁アクチュエータ１に比較して、軸方向の短縮化が図られている。

この実施例３の電磁アクチュエータ１を説明する。
電磁アクチュエータ１は、コイル２、プランジャ３、磁気吸引ステータ４、磁気受渡ステータ４２、ヨーク４３およびコネクタ４５を備えて構成されるものであり、
・磁気受渡ステータ４２が、外側のアウターリヤステータ４２ｃと内側のインナーリヤステータ４２ｄとを組み合わせて設けられるとともに、
・ヨーク４３が、前側のフロントヨーク４３ａと後側のリヤヨーク４３ｂとを組み合わせて設けられるものである。

上記の実施例１では、「内外２重のステータ突起」を設ける例を示したが、この実施例３は、「内外３重のステータ突起」を設けるものである。
内外３重のステータ突起は、磁気吸引ステータ４の後面において同軸上で、且つ後方に向かって筒状に突出する３つの環状突起であり、
・プランジャ３の外径寸法より僅かに大径に設けられた外周ステータ突起５１と、
・プランジャ３の外径寸法より小さく、且つプランジャ３の内径寸法より大きく設けられた内周ステータ突起５２と、
・プランジャ３の最小寸法とほぼ同径の最内周ステータ突起５６と、
で構成される。
なお、最内周ステータ突起５６は、プランジャ３の駆動力を外部に伝えるシャフト３４を摺動自在に支持する軸受の機能を兼ねても良い。

また、プランジャ３には、実施例１と同様に、内外２重のプランジャ突起（外周プランジャ突起５３と内周プランジャ突起５４）が設けられている。
なお、この実施例では、「内外３重のステータ突起」と「内外２重のプランジャ突起」を用いる例を示すが、もちろん「プランジャ側突起の数」および「ステータ側突起の数」はそれぞれ限定されるものではなく、磁気吸引力が発生する箇所が複数設けられるものであれば良い。

上記構成により、コイル２の通電時には、プランジャ３と磁気吸引ステータ４との間に、第１吸引力発生箇所Ａ、第２吸引力発生箇所Ｂ、第３吸引力発生箇所Ｃ、第４吸引力発生箇所Ｄの４箇所において磁気吸引力が発生する。

具体的には、図７（ａ）に示すように、
・外周ステータ突起５１と外周プランジャ突起５３との間の第１吸引力発生箇所Ａと、
・内周ステータ突起５２と外周プランジャ突起５３との間の第２吸引力発生箇所Ｂと、
・内周ステータ突起５２と内周プランジャ突起５４との間の第３吸引力発生箇所Ｃと、
・最内周ステータ突起５６と内周プランジャ突起５４との間の第４吸引力発生箇所Ｄと、において、磁気吸引力が発生する。

磁気吸引力が発生する複数箇所のうちの少なくとも１箇所は、磁気吸引力が発生する他の箇所に比較して、軸方向の距離が長く設けられる。
このことを具体的に説明すると、
・内周ステータ突起５２の軸方向長は、外周ステータ突起５１の軸方向長より短く設けられ、
・最内周ステータ突起５６の軸方向長は、内周ステータ突起５２の軸方向長より短く設けられ、
・内周プランジャ突起５４の軸方向長は、外周プランジャ突起５３の軸方向長より短く設けられる。

ここで、第１吸引力発生箇所Ａは、外周ステータ突起５１の内周面と、外周プランジャ突起５３の外周面とが、軸方向でオーバーラップするように設けられている。
このため、第１吸引力発生箇所Ａのみでは、図７（ｂ）の二点鎖線Ａに示すように、プランジャ３が磁気吸引ステータ４に接近するに従って磁気吸引力（プランジャ３の駆動力）が低下する（右下がり特性）。

一方、この実施例の電磁アクチュエータ１は、軸方向寸法の短縮化に伴って、プランジャ３の軸方向長が短縮して設けられている。
このようにプランジャ３が短縮化されると、プランジャ３のストロークが大きくなるに従い、図７（ａ）に示すように、磁気受渡ステータ４２の後部と、プランジャ３の後端との間に、プランジャ３の駆動力を妨げる磁気吸引力Ｆが生じる。
この逆向きの磁気吸引力Ｆの作用により、図７（ｂ）の破線Ｆに示すように、プランジャ３が磁気吸引ステータ４に接近するに従って磁気吸引力（プランジャ３の駆動力）を低下させてしまう（右下がり特性）。

この実施例の電磁アクチュエータ１は、上述したように、
・第１吸引力発生箇所Ａの他に、第２〜第４吸引力発生箇所Ｂ〜Ｄを設けるとともに、
・第１〜第４吸引力発生箇所Ａ〜Ｄの軸方向の距離が異なるように設けている。
これにより、プランジャ３のストロークに対してプランジャ３に作用する磁気吸引力を調整できる。

また、第１〜第４吸引力発生箇所Ａ〜Ｄは、軸方向の距離だけでなく、径方向にも違いを設けることで、プランジャ３のストロークに対してプランジャ３に作用する磁気吸引力を調整できる。

さらに、この実施例３では、第１〜第４吸引力発生箇所Ａ〜Ｄのそれぞれにおけるプランジャ３と磁気吸引ステータ４の対向角度を調整することで、プランジャ３のストロークに対してプランジャ３に作用する磁気吸引力を調整できる。
具体的には、磁気吸引力が発生する複数箇所のうちの少なくとも１箇所に、軸方向に対して傾斜するテーパ面を設けて、テーパ面の数、テーパ面の位置、テーパ面の角度、テーパ面の面積等によって、プランジャ３のストロークに対してプランジャ３に作用する磁気吸引力を調整できる。

（実施例３の効果）
この実施例の電磁アクチュエータ１は、第１〜第４吸引力発生箇所Ａ〜Ｄの「軸方向距離」、「径方向距離」、「対向角度」のそれぞれを適宜設定することにより、プランジャ３のストロークに対してプランジャ３に作用する磁気吸引力を高精度に調整することができる。

これにより、プランジャ３のストロークに伴い、第１吸引力発生箇所Ａが右下がり特性になるが、図７（ｂ）の二点鎖線Ｂに示すように、第２吸引力発生箇所Ｂにおいて、磁気吸引力が上昇する右上がり特性が得られ始める。
さらに、プランジャ３のストロークが進むと、第１吸引力発生箇所Ａの右下がり特性が大きくなるとともに、逆向きの磁気吸引力Ｆによる右下がり特性が加わるが、図７（ｂ）の二点鎖線Ｃに示すように、第３吸引力発生箇所Ｃにおいて、磁気吸引力が上昇する右上がり特性が得られ始める。
そしてさらに、プランジャ３のストロークが進むと、第１吸引力発生箇所Ａの右下がり特性がさらに大きくなるとともに、逆向きの磁気吸引力Ｆによる右下がり特性が増加するが、図７（ｂ）の二点鎖線Ｄに示すように、第４吸引力発生箇所Ｄにおいて、磁気吸引力が上昇する右上がり特性が得られ始める。

この実施例では、上述したように、第１吸引力発生箇所Ａにおける「右下がり特性」とプランジャ３の短縮化に伴う逆向きの磁気吸引力Ｆによる「右下がり特性」を、
軸方向の対向距離が異なる第２〜第４吸引力発生箇所Ｂ〜Ｄによる「右上がり特性」で相殺することができる。
その結果、プランジャ３の移動に対する駆動特性をより高精度にフラット化することができる。

上記の実施例１、２では、ステータ側テーパ面５とプランジャ側テーパ面６とが同方向に傾斜して設けられる例を示した。ここで、ステータ側テーパ面５とプランジャ側テーパ面６が同じテーパ角（ステータ側テーパ面５とプランジャ側テーパ面６が平行）であっても良いし、異なるテーパ角であっても良い。
また、ステータ側テーパ面５およびプランジャ側テーパ面６は、
・一定のテーパ角であっても良いし、
・少なくとも一方が複数のテーパ角を組み合わせたもの（複数のテーパ面を有するもの）であっても良いし、
・少なくとも一方が曲面のテーパ面であっても良い。

上記の実施例１、２では、磁気吸引ステータ４とプランジャ３のそれぞれに２つずつの突起を設ける例（磁気吸引力発生箇所が３箇所に設けられる例）を示したが、
・磁気吸引ステータ４とプランジャ３の一方に２つの突起を設け、
・磁気吸引ステータ４とプランジャ３の他方に１つの突起を設けることで、
磁気吸引力発生箇所を２箇所に設けて本発明を適用しても良い。
具体的な一例として、上記の実施例で示した内周プランジャ突起５４を廃止して磁気吸引力発生箇所を２箇所に設けたり、あるいは上記の実施例で示した外周ステータ突起５１を廃止して磁気吸引力発生箇所を２箇所に設けるなどしても良い。

上記の実施例１、２では、磁気吸引ステータ４とプランジャ３のそれぞれに２つずつの突起を設ける例（磁気吸引力発生箇所が３箇所に設けられる例）を示したが、磁気吸引ステータ４またはプランジャ３の少なくとも一方の突起の数を増やして、磁気吸引力発生箇所を４箇所以上に設けて本発明を適用しても良い。

上記の実施例１〜３では、ＶＶＴに用いられるスプール弁２０を駆動する電磁アクチュエータ１に本発明を適用する例を示したが、ＶＶＴとは異なる用途のスプール弁（例えば、自動変速機の油圧制御用）を駆動する電磁アクチュエータ１に本発明を適用しても良い。

上記の実施例１〜３では、駆動対象の一例としてスプール弁２０を駆動する例を示したが、駆動対象はスプール弁２０に限定されるものではなく、ボール弁など他の構成のバルブを駆動する電磁アクチュエータ１に本発明を適用しても良い。

上記の実施例１〜３では、駆動対象の一例としてバルブ（実施例ではスプール弁２０）を駆動する例を示したが、駆動対象物はバルブに限定されるものではなく、バルブとは異なるものを駆動する電磁アクチュエータ１に本発明を適用しても良い。

１ 電磁アクチュエータ
２ コイル
３ プランジャ
４ 磁気吸引ステータ
５ ステータ側テーパ面（テーパ対向部の一方）
６ プランジャ側テーパ面（テーパ対向部の他方）
１０ ＶＣＴ（可変カムシャフトタイミング機構）
１１ ＯＣＶ
２０ スプール弁（バルブ）
２５ 進角ポート
２６ 遅角ポート
５１ 外周ステータ突起
５２ 内周ステータ突起
５３ 外周プランジャ突起
５４ 内周プランジャ突起
Ａ 第１吸引力発生箇所（磁気吸引力発生箇所）
Ｂ 第２吸引力発生箇所（磁気吸引力発生箇所）
Ｃ 第３吸引力発生箇所（磁気吸引力発生箇所）
Ｄ 第４吸引力発生箇所（磁気吸引力発生箇所）
Ｘ 外周吸引力発生箇所（磁気吸引力発生箇所）
Ｙ 内周吸引力発生箇所（磁気吸引力発生箇所）
Ｚ 中周吸引力発生箇所（磁気吸引力発生箇所）
α 進角室
β 遅角室

Claims (8)

1. 通電により磁力を発生するコイル（２）と、軸方向へ移動可能に支持されるプランジャ（３）と、前記コイル（２）の発生する磁力により前記プランジャ（３）を軸方向へ磁気吸引する磁気吸引ステータ（４）とを具備し、
   前記プランジャ（３）と前記磁気吸引ステータ（４）との間に磁気吸引力が発生する箇所が複数存在する電磁アクチュエータ（１）において、
   前記磁気吸引力が発生する複数箇所のうちの少なくとも１箇所は、
   軸方向に対して互いに同方向に傾斜して対向するテーパ対向部（５、６）であることを特徴とする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（１）において、
   前記磁気吸引ステータ（４）は、軸方向に向かって筒状に突出する内外２重のステータ突起（５１、５２）を備え、
   前記プランジャ（３）は、軸方向に向かって筒状に突出して設けられ、前記内外２重のステータ突起（５１、５２）の間に侵入可能なプランジャ突起（５３）を備え、
   前記テーパ対向部（５、６）は、前記ステータ突起（５２）および前記プランジャ突起（５３）の対向箇所に設けられ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（１）において、
   前記プランジャ（３）は、軸方向に向かって筒状に突出する内外２重のプランジャ突起（５３、５４）を備え、
   前記磁気吸引ステータ（４）は、軸方向に向かって筒状に突出して設けられ、前記内外２重のプランジャ突起（５３、５４）の間に侵入可能なステータ突起（５２）を備え、
   前記テーパ対向部（５、６）は、前記ステータ突起（５２）および前記プランジャ突起（５３）の対向箇所に設けられることを特徴とする電磁アクチュエータ。
4. 通電により磁力を発生するコイル（２）と、軸方向へ移動可能に支持されるプランジャ（３）と、前記コイル（２）の発生する磁力により前記プランジャ（３）を軸方向へ磁気吸引する磁気吸引ステータ（４）とを具備し、
   前記プランジャ（３）と前記磁気吸引ステータ（４）との間に磁気吸引力が発生する箇所が複数存在する電磁アクチュエータ（１）において、
   前記磁気吸引力が発生する複数箇所のうちの少なくとも１箇所は、
   前記磁気吸引力が発生する他の箇所に比較して、軸方向の距離が長く設けられることを特徴とする電磁アクチュエータ。
5. 請求項４に記載の電磁アクチュエータ（１）において、
   前記磁気吸引力が発生する複数箇所のうちの少なくとも１箇所は、軸方向に対して傾斜するテーパ面を備えることを特徴とする電磁アクチュエータ。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電磁アクチュエータ（１）において、
   この電磁アクチュエータ（１）は、バルブ（２０）を駆動することを特徴とする電磁アクチュエータ。
7. 請求項６に記載の電磁アクチュエータ（１）において、
   前記バルブ（２０）は、スプール弁（２０）であ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（１）において、
   前記スプール弁（２０）は、
   可変カムシャフトタイミング機構（１０）における進角室（α）に通じる進角ポート（２５）と、前記可変カムシャフトタイミング機構（１０）における遅角室（β）に通じる遅角ポート（２６）とを備え、前記進角室（α）と前記遅角室（β）の油圧差をコントロールすることを特徴とする電磁アクチュエータ。

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