JP4577654B2 - 電磁駆動装置およびこれを用いた燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、電磁駆動装置およびこれを用いた内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）の燃料噴射弁に関する。

例えば燃料噴射弁あるいは圧力制御弁などのように、コイルに電力を供給することにより可動部材を駆動する電磁駆動装置が公知である。電磁駆動装置は、固定コアと、コイルへの通電時に固定コアとの間に生じる磁気吸引力によって固定コアに吸引される可動コアとを備えている。電磁駆動装置の可動部材は、可動コアとともに駆動される。

固定コアと可動コアとは、コイルへの通電の断続によって衝突を繰り返す。そのため、固定コアおよび可動コアは、互いが対向する端部に所定の接触面積を確保するための円筒状またはテーパ状の段差部を有している（特許文献１参照）。また、固定コアおよび可動コアの互いが対向する端部には、衝突による摩耗および変形を低減するための硬化層が形成される。

特表平８−５０６８７７号公報

特許文献１では、固定コアまたは可動コアの周方向の全周に連続して段差部が形成されている。このような構成では、固定コアと可動コアとが接しているとき、固定コアと可動コアとの間には燃料が侵入する。固定コアと可動コアとの間に侵入した燃料は、その表面張力によって、固定コアと可動コアとが離間するとき、離間を妨げる力いわゆるスクイズ力を生じる。固定コアと可動コアとの間にスクイズ力が生じると、離間時における可動コアの作動応答性は低下する。

また、固定コアと可動コアとが衝突を繰り返すと、固定コアと可動コアとの間に衝突摩耗によるなじみが生じる。なじみは固定コアおよび可動コアの互いに対向する端部の変形によって生じ、なじみによって固定コアと可動コアとの接触面積は増大する。そのため、期間の経過とともに、固定コアと可動コアとの間に加わるスクイズ力は増加する。その結果、固定コアと可動コアとの離間時における作動応答性は、作動期間の経過とともに変化するという問題がある。
さらに、固定コアおよび可動コアの端部の変形を防止するために形成される硬化層は、例えば硬質クロムめっきなどにより形成される。そのため、固定コアおよび可動コアの加工後にめっき工程を必要とし、加工工数の増大を招くという問題がある。
また、硬質クロムめっきなどによる硬化層を設けても衝突部の加工精度や、硬化層の均一性などにより、固定コアと可動コアの端部は初期には全面で接触せず衝突摩耗によるなじみにより接触面積が次第に増加し、作動応答性が悪化するという問題もある。

そこで、本発明の目的は、作動応答性が高く、かつ作動応答性の経時的な変化が低減されるとともに、加工が容易な電磁駆動装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、燃料噴射量が精密に制御されるとともに、燃料噴射量の変化が低減される燃料噴射弁を提供することにある。

請求項１から８記載の発明では、固定コアの可動コア側の端部または可動コアの固定コア側の端部の少なくともいずれか一方は、固定コアまたは可動コアの径方向において外周縁と内周縁とを連通する切欠部を有していることを特徴としている。この構成を採用することにより、固定コアと可動コアとが離間する場合、スクイズ力が生じない切欠部を起点として、固定コアと可動コアとは容易に離間する。したがって、可動コアの固定コアからの離間時における作動応答性を向上することができる。また、切欠部を設置することにより、固定コアと可動コアとの間に生じる磁気吸引力は周方向で不均一になる。すなわち、固定コアと可動コアとが対向している端部では、切欠部よりも切欠部が設置されていない部分の磁気吸引力が増大する。そのため、可動コアは固定コアの切欠部が設置されていない部分に引き寄せられ作動が安定する。これにより、固定コアと可動コアとの接触面積変化を抑制し、接触面積変化によるスクイズ力変化を抑制することができるので、作動応答性の経時的な変化を低減することができる。

特に、請求項２または３記載の発明では、切欠部は弓形状に形成されており、請求項４５または６記載の発明では、切欠部は円弧状に形成されている。これにより、固定コアまたは可動コアの端部は周方向の一部が不連続となる。その結果、切欠部においては、固定コアと可動コアとが接しないようにできる。

また、請求項７記載の発明のように切欠部を固定コアおよび可動コアの両方に設置してもよい。

さらに、請求項８記載の発明では、請求項１から７のいずれか一項記載の電磁駆動装置を燃料噴射弁に適用している。燃料噴射弁では、固定コアと可動コアとの間にスクイズ力が生じ、作動応答性が低下すると、弁部材による閉弁時間に遅れが生じる。そのため、噴孔から噴射される燃料は、噴射量の調量精度が低下する。また、作動の繰り返しによって、固定コアと可動コアとの間になじみによる面積増加が生じると、作動期間の経過とともに噴孔から噴射される燃料噴射量が変化する。
そこで、請求項８記載の発明では、請求項１から７のいずれか一項記載の電磁駆動装置を備えることにより、電磁駆動装置の作動応答性が高まるとともに、作動応答性の経時的な変化が低減される。したがって、噴孔から噴射される燃料噴射量を精密に制御することができるとともに、燃料噴射量の変化を低減することができる。

請求項９から１２記載の発明では、固定コアの可動コア側の端部または可動コアの固定コア側の端部の少なくともいずれか一方は、固定コアまたは可動コアの周方向の一部において外周縁から径方向内側へかけて切欠部を有している。この構成を採用することにより、固定コアと可動コアとが離間する場合、スクイズ力が生じない切欠部を起点として、固定コアと可動コアとは容易に離間する。したがって、可動コアの固定コアからの離間時における作動応答性を向上することができる。また、切欠部を設置することにより、固定コアと可動コアとの間に生じる磁気吸引力は周方向で不均一になる。すなわち、固定コアと可動コアとが対向している端部では、切欠部よりも切欠部が設置されていない部分の磁気吸引力が増大する。そのため、可動コアは固定コアの切欠部が設置されていない部分に引き寄せられ作動が安定する。これにより、固定コアと可動コアとの接触面積変化を抑制し、接触面積変化によるスクイズ力変化を抑制することができるので、作動応答性の経時的な変化を低減することができる。

請求項１０記載の発明では、切欠部は径方向外側ほど対向する固定コアまたは可動コアとの距離が大きくなっている。これにより、切欠部は、径方向の外側から内側へかけて対向する固定コアまたは可動コア側へ傾斜している。そのため、固定コアまたは可動コアには、端部に切欠部を形成する傾斜面を形成すればよい。その結果、切欠部は容易に形成される。したがって、固定コアまたは可動コアの加工を容易にすることができる。

請求項１１記載の発明では、切欠部の径方向の長さＷは固定コアまたは可動コアの外径および内径によって規定されている。例えば固定コアに切欠部を形成する場合、固定コアの径方向において切欠部の長さＷは、可動コアの外径Ｄｏと内径Ｄｉ２との差の１／２すなわち可動コアの肉厚よりも大きく、固定コアの外径Ｄｏと内径Ｄｉ１との差の１／２すなわち固定コアの肉厚以下である。これにより、例えば固定コアと可動コアとの対向面において、可動コアの肉厚が固定コアの肉厚よりも小さいとき、固定コアの端部に径方向において外周縁から内周縁まで切欠部を形成しなくても、固定コアと可動コアとの間には隙間が形成される。すなわち、固定コアに可動コアの肉厚よりも大きな切欠部を形成すれば、固定コアと可動コアとの間には周方向の一部に隙間が形成される。したがって、固定コアと可動コアとの間のスクイズ力を低減することができ、作動応答性を高めることができる。

請求項１２記載の発明では、固定コアまたは可動コアが相手側へ突出する突出部を有する場合、切欠部の長さＷを決定するための相手方の内径Ｄｉ２は突出部の内径である。例えば可動コアは、固定コア側の端部に固定コア方向へ周方向へ連続して突出する円環状の突出部を有する場合がある。この場合、突出部の内径を切欠部の長さＷを決定するための内径Ｄｉ２とすることにより、可動コアの肉厚に代えて突起部の肉厚に基づいて切欠部の長さＷを設定することができる。

請求項１３記載の発明では、請求項９から１２のいずれか一項記載の電磁駆動装置を燃料噴射弁に適用している。燃料噴射弁では、固定コアと可動コアとの間にスクイズ力が生じ、作動応答性が低下すると、弁部材による閉弁時間に遅れが生じる。そのため、噴孔から噴射される燃料は、噴射量の調量精度が低下する。また、作動の繰り返しによって、固定コアと可動コアとの間になじみによる面積増加が生じると、作動期間の経過とともに噴孔から噴射される燃料噴射量が変化する。
そこで、請求項１３記載の発明では、請求項９から１２のいずれか一項記載の電磁駆動装置を備えることにより、電磁駆動装置の作動応答性が高まるとともに、作動応答性の経時的な変化が低減される。したがって、噴孔から噴射される燃料噴射量を精密に制御することができるとともに、燃料噴射量の変化を低減することができる。
請求項１４記載の発明では、固定コアの可動コア側の端部または可動コアの固定コア側の端部の少なくともいずれか一方は、固定コアまたは可動コアの径方向において外周縁と内周縁とを連通する切欠部を複数有している。ここで、切欠部は、固定コアまたは可動コアの径方向の両端部に設置されており、互いに非対称な形状に形成されている。
請求項１５記載の発明では、固定コアの可動コア側の端部または可動コアの固定コア側の端部の少なくともいずれか一方は、固定コアまたは可動コアの周方向の一部において外周縁から径方向内側へかけて切欠部を有している。ここで、切欠部は、固定コアまたは可動コアの径方向の両端部に設置されており、互いに非対称な形状に形成されている。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電磁駆動装置を適用した燃料噴射弁（以下、燃料噴射弁を「インジェクタ」という。）を図２に示す。第１実施形態によるインジェクタ１０は、例えばガソリンエンジンに燃料を噴射する。なお、インジェクタ１０は、ガソリンエンジンの燃焼室に直接燃料を噴射する直噴式のガソリンエンジンに適用してもよく、またディーゼルエンジンに適用してもよい。

インジェクタ１０の収容パイプ１１は、薄肉の略円筒状に形成されている。収容パイプ１１は、軸方向の一方の端部に燃料入口１２を形成している。燃料入口１２には、図示しない燃料ポンプから燃料が供給される。燃料入口１２に供給された燃料は、燃料フィルタ１３を経由して収容パイプ１１の内周側に流入する。燃料フィルタ１３は、収容パイプ１１の端部に設置され、燃料に含まれる異物を除去する。本実施例の場合、収容パイプ１１は、薄肉の非磁性材料から形成されている。

収容パイプ１１の燃料入口１２と反対側には、ノズルホルダ２０が設置されている。ノズルホルダ２０は、磁性材料により略円筒状に形成されている。ノズルホルダ２０は、収容パイプ１１の燃料入口１２と反対側の端部に収容パイプ１１と同軸上に設置されている。収容パイプ１１とノズルホルダ２０とは、例えばレーザ溶接などにより一体に接続されている。ノズルホルダ２０の内周側には、弁ボディ２１が設置されている。なお、収容パイプ１１とノズルホルダ２０とは、別体に限らず一体に形成してもよい。

弁ボディ２１は、略円筒状に形成され、ノズルホルダ２０の収容パイプ１１と反対側の端部に固定されている。弁ボディ２１は、先端に近づくにつれて内径が小さくなる円錐状の内壁に弁座２２を有している。弁ボディ２１は、収容パイプ１１と反対側の端部に噴孔プレート２３を有している。噴孔プレート２３は、弁ボディ２１の収容パイプ１１と反対側の端部を覆って弁ボディ２１に固定されている。噴孔プレート２３は、板厚方向に貫き弁ボディ２１側の端面と弁ボディ２１とは反対側の端面とを接続する噴孔２４を形成している。

弁部材としてのニードル２５は、ノズルホルダ２０および弁ボディ２１の内周側に軸方向へ往復移動可能に収容されている。ニードル２５は、ノズルホルダ２０と概ね同軸上に配置されている。ニードル２５は、略円筒状に形成され、噴孔プレート２３側の端部近傍にシール部２６を有している。シール部２６は、弁ボディ２１に形成されている弁座２２と接触可能である。ニードル２５は、弁ボディ２１との間に燃料が流れる燃料通路２７を形成する。略円筒状のニードル２５は、内周側に燃料が流れる燃料通路２５１を形成している。ニードル２５は、側壁の一部に開口部２５２を有している。燃料通路２５１を流れる燃料は、開口部２５２を経由して燃料通路２７へ流出する。

インジェクタ１０は、ニードル２５を駆動する電磁駆動装置としての駆動部３０を備えている。駆動部３０は、コイル３１、固定コア４０、第一磁性部材３２、第二磁性部材３３および可動コア３４を有している。駆動部３０は、コイル３１、固定コア４０、第一磁性部材３２、第二磁性部材３３および可動コア３４に加え、ノズルホルダ２０から構成されている。コイル３１は、スプール３１１および巻線３１２を有している。スプール３１１は、樹脂により筒状に形成されている。巻線３１２は、スプール３１１の外周側に巻かれている。コイル３１の巻線３１２は、配線部材３５を経由してコネクタ３６のターミナル３７に接続している。スプール３１１の内周側には、収容パイプ１１が挿入される。これにより、コイル３１は収容パイプ１１の外周側に設置される。

収容パイプ１１を挟んでコイル３１の内周側には、固定コア４０が設置されている。固定コア４０は、例えば鉄などの磁性材料から筒状に形成されている。コイル３１、第一磁性部材３２および第二磁性部材３３の外周側は、樹脂モールド３８により覆われている。樹脂モールド３８は、コネクタ３６を一体に形成している。

第一磁性部材３２は、磁性材料から形成され、コイル３１の噴孔２４側の端部および外周側を覆っている。第一磁性部材３２は、大径部３２１および小径部３２２を有している。小径部３２２は、コイル３１の噴孔２４側においてノズルホルダ２０の外周側を覆っている。これにより、第一磁性部材３２はノズルホルダ２０と磁気的に接続している。大径部３２１の内周側には、コイル３１が収容されている。第一磁性部材３２は、大径部３２１の小径部３２２と反対側の端部において第二磁性部材３３と接している。第二磁性部材３３は、磁性材料から形成され、第一磁性部材３２の大径部３２１の内周側に収容されている。第二磁性部材３３は、外周側の端部が第一磁性部材３２と接し、内周側の端部が収容パイプ１１に接している。

収容パイプ１１は、第二磁性部材３３の内周側と接する部分に肉厚の小さな薄肉部１１ａを有している。これにより、第二磁性部材３３は、収容パイプ１１の薄肉部１１ａを挟んで固定コア４０と対向する。コイル３１に通電したとき、コイル３１から生じる磁界によって第二磁性部材３３と固定コア４０との間には磁束が流れる。このとき、第二磁性部材３３と固定コア４０との間には肉厚の小さな薄肉部１１ａが介在するため、第二磁性部材３３と固定コア４０との間を流れる磁束は収容パイプ１１の薄肉部１１ａを容易に通過する。これにより、収容パイプ１１を非磁性材料から形成する場合でも、第二磁性部材３３と固定コア４０との間には十分な磁束が流れる。

可動コア３４は、ノズルホルダ２０の内周側に軸方向へ往復移動可能に設置されている。可動コア３４は、噴孔２４とは反対側の端部が固定コア４０と対向している。可動コア３４の外壁は、ノズルホルダ２０の内壁と摺動可能である。可動コア３４は、例えば鉄などの磁性材料から略円筒形状に形成されている。可動コア３４には、内周側にニードル２５のシール部２６とは反対側の端部が固定されている。ニードル２５と可動コア３４とは、例えば圧入あるいは溶接などにより固定されている。これにより、ニードル２５と可動コア３４とは一体に軸方向へ往復移動する。

可動コア３４の内周側に固定されているニードル２５のシール部２６とは反対側の端部は、弾性部材であるスプリング１４と接している。スプリング１４は、一方の端部がニードル２５に接しており、他方の端部がアジャスティングパイプ１５に接している。スプリング１４は、軸方向へ伸びる力を有している。そのため、可動コア３４と一体のニードル２５は、スプリング１４により弁座２２に着座する方向へ押し付けられる。アジャスティングパイプ１５は、固定コア４０に圧入されている。アジャスティングパイプ１５の圧入量を調整することにより、スプリング１４の押し付け力は調整される。コイル３１に通電していないとき、一体の可動コア３４およびニードル２５は弁座２２方向へ押し付けられ、シール部２６は弁座２２に着座する。

次に、固定コア４０の可動コア３４側の端部について説明する。
固定コア４０は、磁性材料から略円筒状に形成されている。固定コア４０は、図１に示すように可動コア３４側の端部に切欠部４１を有している。切欠部４１は、固定コア４０の可動コア３４側の端部において周方向の一部に形成されている。これにより、固定コア４０は、可動コア３４側の端部に切欠部４１およびランド４２を有している。切欠部４１は周方向の一部に形成されているため、ランド４２は固定コア４０の周方向において不連続となる。切欠部４１は、円筒状の固定コア４０の外周縁４０ａから内周縁４０ｂまで形成されている。これにより、切欠部４１は、固定コア４０の外周縁４０ａと内周縁４０ｂとを連通している。切欠部４１は、外周縁４０ａから内周縁４０ｂにかけて可動コア３４側へ突出するテーパ状に形成されている。第１実施形態では、切欠部４１は弓形状に形成されている。すなわち、切欠部４１は、固定コア４０の外周縁４０ａに沿った円弧状の部分と、この円弧の両端部を結ぶ直線とで囲まれた形状に形成されている。その結果、残ったランド４２は円弧状に形成される。

切欠部４１は、円筒状の固定コア４０の外径をＤとし、内径をｄとしたとき、径方向の長さＬが（Ｄ−ｄ）／２≦Ｌ≦（３Ｄ−ｄ）／４を満たすことが望ましい。Ｌが（Ｄ−ｄ）／２よりも小さくなると、切欠部４１は固定コア４０の外周縁４０ａと内周縁４０ｂとを連通しない。そのため、切欠部４１が機能しない。また、Ｌが（３Ｄ−ｄ）／４よりも大きくなると、固定コア４０の端部に残存するランド４２が過小となる。そのため、固定コア４０に可動コア３４が接するとき、可動コア３４の傾斜を招きやすくなる。その結果、可動コア３４およびニードル２５の作動が不安定となり、燃料の噴射量の精度が悪化する。また、上記の寸法範囲内であれば、初期よりランド４２は全面にわたって可動コア４３と接触することができる。

また、切欠部４１の高さｈは、固定コア４０の外周縁４０ａ側で５μｍ≦ｈ≦２．０ｍｍ程度であることが望ましい。切欠部４１の高さが５μｍより小さくなるとスクイズ力による影響が大きくなり、切欠部４１が閉弁時の離間の起点とならない。また、切欠部４１の高さが２．０ｍｍよりも大きくなると、切欠部４１とランド４２との間の段差が拡大し、可動コア３４の傾斜を招きやすくなる。

固定コア４０の可動コア３４側の端部に切欠部４１を形成することにより、切欠部４１には十分な空間が確保されている。そのため、固定コア４０と可動コア３４とが離間するとき、切欠部４１ではスクイズ力すなわち固定コア４０と可動コア３４との離間を妨げる力は生じない。その結果、固定コア４０と可動コア３４とは、切欠部４１を起点として容易に離間する。

また、固定コア４０の可動コア３４側の端部は、切欠部４１およびランド４２を有している。そのため、コイル３１への通電時に固定コア４０と可動コア３４との間に生じる磁気吸引力は、切欠部４１側とランド４２側とで不均衡となる。すなわち、磁気吸引力は、可動コア３４に近いランド４２側で大きくなり、可動コア３４から遠い切欠部４１側で小さくなる。これにより、可動コア３４は、固定コア４０のランド４２側に、より大きな力で吸引される。その結果、可動コア３４は固定コア４０に対しランド４２側に引き寄せられ、常に安定した位置で衝突し、インジェクタ１０の作動にともなって可動コア３４が固定コア４０へ繰り返し衝突しても、固定コア４０と可動コア３４との接触面積が変化することはない。

次に、上記構成のインジェクタ１０の作動について説明する。
コイル３１への通電が停止されているとき、固定コア４０と可動コア３４との間には磁気吸引力が生じない。そのため、可動コア３４はスプリング１４の押し付け力により固定コア４０と反対側へ移動している。これにより、可動コア３４と一体のニードル２５は、固定コア４０とは反対側へ移動している。その結果、コイル３１への通電が停止されているとき、ニードル２５のシール部２６は弁座２２に着座している。したがって、燃料は噴孔２４から噴射されない。

コイル３１に通電されると、コイル３１に生じた磁界により第一磁性部材３２、ノズルホルダ２０、可動コア３４、固定コア４０および第二磁性部材３３には磁気回路が形成され、磁束が流れる。これにより、コイル３１への通電時、互いに離れている固定コア４０と可動コア３４との間には磁気吸引力が生じる。固定コア４０と可動コア３４との間に生じる磁気吸引力がスプリング１４の押し付け力よりも大きくなると、可動コア３４は一体のニードル２５とともに固定コア４０方向へ移動する。これにより、ニードル２５のシール部２６は弁座２２から離座する。

燃料入口１２からインジェクタ１０の内部へ流入する燃料は、燃料フィルタ１３、収容パイプ１１の内周側、アジャスティングパイプ１５の内周側、固定コア４０の内周側、可動コア３４の内周側、ニードル２５の内周側の燃料通路２５１および開口部２５２を経由して燃料通路２７へ流入する。燃料通路２７に流入した燃料は、弁座２２から離座したニードル２５と弁ボディ２１との間を経由して噴孔プレート２３が形成する噴孔２４へ流入する。これにより、噴孔２４から燃料が噴射される。

コイル３１への通電を停止すると、固定コア４０と可動コア３４との間の磁気吸引力は消滅する。これにより、ニードル２５と一体の可動コア３４はスプリング１４の押し付け力により固定コア４０とは反対側へ移動する。このとき、可動コア３４は、スクイズ力の生じない固定コア４０の切欠部４１を起点として固定コア４０から速やかに離間する。そのため、シール部２６は再び弁座２２に着座し、燃料通路２７と噴孔２４との間の燃料の流れは遮断される。したがって、燃料の噴射は終了する。

第１実施形態では、固定コア４０は可動コア３４側の端部に切欠部４１を有している。そのため、固定コア４０から可動コア３４が離間するとき、切欠部４１ではスクイズ力が生じない。これにより、コイル３１への通電を停止したとき、一体の可動コア３４およびニードル２５はスプリング１４の押し付け力により速やかに弁座２２側へ移動する。その結果、コイル３１への通電停止に対する一体の可動コア３４およびニードル２５の作動応答性が向上する。したがって、噴孔２４からの燃料の噴射を短い周期で高精度に制御することでき、噴孔２４から噴射される燃料の噴射量を精密に制御することができる。

また、第１実施形態では、インジェクタ１０が作動を繰り返しても、固定コア４０と可動コア３４とが接する面積の変化はない。その結果、経時的な接触面積の増大にともなう、固定コア４０と可動コア３４とが離間するために必要な力の変化は生じない。したがって、一体の可動コア３４およびニードル２５の作動応答性は経時的に変化せず、噴孔２４から噴射される燃料の噴射量の経時的な変化を低減することができる。

さらに、第１実施形態では、固定コア４０と可動コア３４とのなじみによる接触面積の増加が低減される。固定コア４０の可動コア３４側の端部は、わずかに変形をするものの、変形量は０．５μｍ〜１．０μｍ程度であり使用する上で問題がないレベルである。そのため、固定コア４０の可動コア３４側の端部に例えばクロムめっきなどの硬質層を形成する必要がない。したがって、固定コア４０の加工を簡単にすることができ、加工を容易にすることができる。また、高価なクロムめっきの形成が不要であるので、固定コア４０の加工コストを低減することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるインジェクタの固定コアを図３に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図３に示す第２実施形態の場合、固定コア４０の切欠部４１は、固定コア４０の周方向へ半周にわたり形成されている。すなわち、切欠部４１の径方向の長さＬは、Ｌ＝Ｄ／２となっている。これにより、切欠部４１は半円弧形状、すなわち略Ｃ字形状に形成される。また、切欠部４１とランド４２とは、ほぼ対称な形状となる。切欠部４１は、外周縁４０ａから内周縁４０ｂにかけて可動コア４３側へ突出して傾斜するテーパ状に形成されている。

第２実施形態では、固定コア４０と可動コア３４とが接触する面積は、切欠部４１を形成することにより、約１／２となる。固定コア４０と可動コア３４とが離間するとき、切欠部４１にスクイズ力が生じない。そのため、コイル３１への通電を停止したとき、一体の可動コア３４およびニードル２５はスプリング１４の押し付け力により速やかに弁座２２側へ移動する。その結果、コイル３１への通電停止に対する一体の可動コア３４およびニードル２５の作動応答性が向上する。したがって、噴孔２４からの燃料の噴射を短い周期で高精度に制御することでき、噴孔２４から噴射される燃料の噴射量を精密に制御することができる。

（第３、４実施形態）
本発明の第３、第４実施形態によるインジェクタの固定コアをそれぞれ図４または図５に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図４に示す第３実施形態の場合、固定コア４０の切欠部４１は、固定コア４０の可動コア３４側の端部に外周縁４０ａから内周縁４０ｂにかけて高さが一定の溝状に形成されている。そのため、切欠部４１とランド４２との間には、段差４３が形成される。切欠部４１は、第１実施形態と同様に弓形状に形成されている。

図５に示す第４実施形態の場合、固定コア４０の切欠部４１は、固定コア４０の可動コア４３側の端部に外周縁４０ａから内周縁４０ｂにかけて高さが一定の溝状に形成されている。そのため、切欠部４１とランド４２との間には、段差４３が形成される。切欠部４１は、第１実施形態と同様に半円弧形状に形成されている。

第３、第４実施形態では、切欠部４１は、ランド４２との間に段差４３を形成するように、溝状に形成してもよい。切欠部４１は、固定コア４０の外周縁４０ａと内周縁４０ｂとを連通する。そのため、固定コア４０と可動コア３４とが離間するとき、切欠部４１ではスクイズ力が生じない。したがって、可動コア３４の作動応答性が向上し、噴孔２４からの燃料の噴射を短い周期で高精度に制御することでき、噴孔２４から噴射される燃料の噴射量を精密に制御することができる。

（参考例１、参考例２、第５、第６実施形態）
本発明の参考例１、参考例２、第５、第６実施形態によるインジェクタの固定コアをそれぞれ図６、図７、図８または図９に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図６に示す参考例１の場合、固定コア５０は径方向の両端部に切欠部５１および切欠部５２を有している。そのため、固定コア５０の可動コア３４側の端部には、切欠部５１および切欠部５２が設置されるとともに、切欠部５１と切欠部５２との間にそれぞれランド５３およびランド５４が設置される。切欠部５１と切欠部５２とは対称な形状に形成されている。そのため、固定コア４０の径方向における切欠部５１の長さをＬ１とし、切欠部５２の長さをＬ２とすると、Ｌ１＝Ｌ２である。切欠部５１および切欠部５２は、第１実施形態と同様に外周縁５０ａから内周縁５０ｂへかけて可動コア３４側に突出して傾斜するテーパ状に形成されている。

図７に示す参考例２の場合、固定コア５０は径方向の両端部に切欠部５１および切欠部５２を有している。そのため、固定コア５０の可動コア３４側の端部には、切欠部５１および切欠部５２が設置されるとともに、切欠部５１と切欠部５２との間にランド５３およびランド５４が設置される。切欠部５１と切欠部５２とは対称な形状に形成されている。そのため、固定コア４０の径方向における切欠部５１の長さをＬ１とし、切欠部５２の長さをＬ２とすると、Ｌ１＝Ｌ２である。また、切欠部５１は、第３または第４実施形態と同様に外周縁５０ａから内周縁５０ｂにかけて高さが一定の溝状に形成されている。そのため、切欠部５１または切欠部５２とランド５３またはランド５４との間には、それぞれ段差５５が形成される。

参考例１または参考例２では、固定コア５０の径方向において切欠部５１の長さをＬ１とし、切欠部５２の長さをＬ２としたとき、Ｌ１＋Ｌ２≦（３Ｄ−ｄ）／４に設定されている。切欠部５１、５２の高さｈは、固定コア５０の外周縁５０ａ側で５μｍ≦ｈ≦２．０ｍｍに設定されている。

図８に示す第５実施形態の場合、固定コア５０は径方向の両端部に切欠部５１および切欠部５２を有している。そのため、固定コア５０の可動コア３４側の端部には、切欠部５１および切欠部５２が設置されるとともに、切欠部５１と切欠部５２との間にランド５３およびランド５４が設置される。切欠部５１と切欠部５２とは非対称な形状に形成されている。第５実施形態では、切欠部５１は半円弧形状に形成されるとともに、切欠部は弓形状に形成される。そのため、固定コア４０の径方向における切欠部５１の長さをＬ１とし、切欠部５２の長さをＬ２とすると、Ｌ２≦Ｌ１である。切欠部５１および切欠部５２は、第１実施形態と同様に外周縁５０ａから内周縁５０ｂへかけて可動コア３４側に突出して傾斜するテーパ状に形成されている。

図９に示す第６実施形態の場合、固定コア５０は径方向の両端部に切欠部５１および切欠部５２を有している。そのため、固定コア５０の可動コア３４側の端部には、切欠部５１および切欠部５２が設置されるとともに、切欠部５１と切欠部５２との間にランド５３およびランド５４が設置される。切欠部５１と切欠部５２とは非対称な形状に形成されている。第６実施形態では、切欠部５１は半円弧形状に形成されるとともに、切欠部５２は弓形状に形成される。そのため、固定コア４０の径方向における切欠部５１の長さをＬ１とし、切欠部５２の長さをＬ２とすると、Ｌ２≦Ｌ１である。切欠部５１および切欠部５２は、第３または第４実施形態と同様に外周縁５０ａから内周縁５０ｂにかけて高さが一定の溝状に形成されている。そのため、切欠部５１または切欠部５２とランド５３またはランド５４との間には、それぞれ段差５５が形成される。

なお、上述した参考例１、参考例２、第５、第６実施形態では、固定コア５０に二つの切欠部５１および切欠部５２を設置したとき、切欠部５１および切欠部５２はいずれもテーパ状またはいずれも溝状に形成する例について説明した。しかし、固定コア５０に二つの切欠部５１および切欠部５２を設置する場合、径方向の一方をテーパ状に形成し、径方向の他方を溝状に形成してもよい。

（第７、８実施形態）
本発明の第７、第８実施形態によるインジェクタの固定コアをそれぞれ図１０または図１１に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図１０に示す第７実施形態の場合、固定コア６０は周方向の一部に切欠部６１を有している。第８実施形態の場合、切欠部６１は略円弧形状に形成されている。切欠部６１は、固定コア６０の外周縁６０ａと内周縁６０ｂとを連通する溝状に形成されている。固定コア６０の周方向における切欠部６１の幅Ｗは、ｄ／４≦Ｗ≦（３Ｄ−ｄ）／４に設定されている。切欠部６１の高さｈは、上述の実施形態と同様に５μｍ≦ｈ≦２．０ｍｍに設定されている。

図１１に示す第８実施形態の場合、固定コア６０は周方向の一部に切欠部６２および切欠部６３を有している。切欠部６２および切欠部６３は、固定コア６０の周方向の一部に形成されている。これにより、切欠部６２および切欠部６３は、いずれも略円弧形状に形成されている。切欠部６２および切欠部６３は、固定コア６０の外周縁６０ａと内周縁６０ｂとを連通する溝状に形成されている。切欠部６２と切欠部６３とは、幅Ｗが同一であってもよく、同一でなくてもよい。

（その他の実施形態）
上述の複数の実施形態では、いずれも固定コア４０、５０、６０に切欠部４１、５１、５２、６１、６２、６３を設置する例について説明した。しかし、図１２（Ａ）〜（Ｊ）に示すように、可動コア３４の固定コア４０、５０、６０側の端部に切欠部３４１を設置してもよい。また、切欠部は、固定コア４０、５０、６０の可動コア３４側の端部、および可動コア３４の固定コア４０、５０、６０側の端部の両方に設置してもよい。さらに、可動コア３４に切欠部３４１を設置する場合、固定コア４０、５０、６０の切欠部の形状と対称でも非対称でもよい。

また、複数の実施形態では、インジェクタ１０は噴孔プレート２３に形成された噴孔２４から燃料を噴射する構成とした。しかし、噴孔は、弁ボディ２１に形成する構成としてもよい。さらに、複数の実施形態では、駆動部３０をインジェクタ１０に適用する例について説明した。しかし、インジェクタ１０に限らず、例えば圧力制御装置や電磁弁装置などに本発明の電磁駆動装置を適用する構成としてもよい。

（第９、１０実施形態）
本発明の第９、第１０実施形態によるインジェクタの固定コアをそれぞれ図１３または図１４に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図１３に示す第９実施形態の場合、固定コア７０は可動コア３４側の端部に切欠部７１を有している。切欠部７１は、固定コア７０の可動コア３４側の端部に軸方向へ窪んで形成されている。固定コア７０の可動コア３４側の端部において、切欠部７１以外の部分は可動コア３４の固定コア７０側の端部に接するランド７２となる。切欠部７１を形成する固定コア７０の端部は、第１実施形態と同様に外周縁７０ａから内周縁７０ｂにかけて可動コア３４側へ突出するテーパ状に形成されている。これにより、固定コア７０と可動コア３４との間の距離は、外周縁７０ａ側ほど大きくなる。

切欠部７１は、次の条件を満たすように形成されている。図１３（Ｂ）に示すように固定コア７０の径方向における切欠部７１の長さはＷと定義する。また、固定コア７０および可動コア３４の外径をＤｏと定義する。また、切欠部７１を有する固定コア７０の内径はＤｉ１と定義し、固定コア７０に対向する可動コア３４の内径はＤｉ２と定義する。このとき、切欠部７１の径方向の長さＷは、（Ｄｏ−Ｄｉ２）／２＜Ｗ≦（Ｄｏ−Ｄｉ１）／２である。ここで、（Ｄｏ−Ｄｉ２）／２は、可動コア３４の固定コア７０側の端部における肉厚を示している。同様に、（Ｄｏ−Ｄｉ１）／２は固定コア７０の可動コア３４側の端部における肉厚を示している。これにより、切欠部７１の長さＷは、可動コア３４の肉厚より大きく、固定コア７０の肉厚以下であればよい。

切欠部７１の長さＷが可動コア３４の肉厚よりも大きくなることにより、図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すように固定コア７０の外周縁７０ａと可動コア３４の内周側とは切欠部７１を経由して連通する。なお、図１３（Ｂ）の破線は固定コア７０側の端部における可動コア３４の内径を示している。固定コア７０の可動コア３４側の端部に切欠部７１を設けることにより、固定コア７０と可動コア３４との間には切欠部７１により十分な空間が確保されている。そのため、固定コア７０と可動コア３４とが離間するとき、切欠部７１ではスクイズ力すなわち固定コア７０と可動コア３４との離間を妨げる力は生じない。その結果、固定コア７０と可動コア３４とは、切欠部７１を起点として容易に離間する。

また、固定コア７０の可動コア３４側の端部は、切欠部７１およびランド７２を有している。そのため、コイル３１への通電時に固定コア７０と可動コア３４との間に生じる磁気吸引力は、切欠部７１側とランド７２側とで不均衡となる。すなわち、磁気吸引力は、可動コア３４に近いランド７２側で大きくなり、可動コア３４から遠い切欠部７１側で小さくなる。これにより、可動コア３４は、固定コア７０のランド７２側に、より大きな力で吸引される。その結果、可動コア３４は固定コア７０に対しランド７２側に引き寄せられ、常に安定した位置で衝突し、インジェクタ１０の作動にともなって可動コア３４が固定コア７０へ繰り返し衝突しても、固定コア７０と可動コア３４との接触面積が変化することはない。

図１４に示す第１０実施形態の場合、可動コア８０は固定コア７０側の端部に突出部８１を有している。突出部８１は、可動コア８０の周方向へ連続して固定コア７０側へ円環状に突出している。これにより、可動コア８０は、円環状の突出部８１の端面において固定コア７０と衝突する。このように、可動コア８０の内径が軸方向において異なる場合、最も固定コア７０側、すなわち固定コア７０との接触面における可動コア８０の内径を切欠部７１の長さＷを定義するために用いる。そのため、第１２実施形態では、切欠部７１の径方向の長さＷを、（Ｄｏ−Ｄｉ２）／２＜Ｗ≦（Ｄｏ−Ｄｉ１）／２により求める場合、可動コア８０の内径Ｄｉ２は円環状の突出部８１の内径である。

切欠部７１の長さＷが可動コア８０突出部８１の肉厚よりも大きくなることにより、図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示すように固定コア７０の外周縁７０ａと可動コア８０の内周側とは切欠部７１を経由して連通する。なお、図１４（Ｂ）の破線は固定コア７０側の端部における可動コア８０の突出部８１の内径を示している。固定コア７０の可動コア８０側の端部に切欠部７１を設けることにより、固定コア７０と可動コア８０との間には切欠部７１により十分な空間が確保されている。そのため、固定コア７０と可動コア８０とが離間するとき、切欠部７１ではスクイズ力すなわち固定コア７０と可動コア８０との離間を妨げる力は生じない。その結果、固定コア７０と可動コア８０とは、切欠部７１を起点として容易に離間する。

上述の第９および第１０実施形態では、いずれも固定コア７０に切欠部７１を設置する例について説明した。しかし、可動コア３４、８０の固定コア７０側の端部に切欠部７１を設置してもよい。また、切欠部は、固定コア７０および可動コア３４、８０の両方に設置してもよい。さらに、固定コア７０の切欠部７１の形状と可動コア３４、８０に設けた切欠部の形状とは対称でも非対称でもよい。

本発明の第１実施形態によるインジェクタの固定コアを示す概略図であって、（Ａ）は中心軸に沿った断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図である。 本発明の第１実施形態によるインジェクタの概略を示す断面図である。 本発明の第２実施形態によるインジェクタの固定コアを示す概略図であって、（Ａ）は中心軸に沿った断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図である。 本発明の第３実施形態によるインジェクタの固定コアを示す概略図であって、（Ａ）は中心軸に沿った断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図である。 本発明の第４実施形態によるインジェクタの固定コアを示す概略図であって、（Ａ）は中心軸に沿った断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図である。 本発明の参考例１によるインジェクタの固定コアを示す概略図であって、（Ａ）は中心軸に沿った断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図である。 本発明の参考例２によるインジェクタの固定コアを示す概略図であって、（Ａ）は中心軸に沿った断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図である。 本発明の第５実施形態によるインジェクタの固定コアを示す概略図であって、（Ａ）は中心軸に沿った断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図である。 本発明の第６実施形態によるインジェクタの固定コアを示す概略図であって、（Ａ）は中心軸に沿った断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図である。 本発明の第７実施形態によるインジェクタの固定コアを示す概略図であって、（Ａ）は中心軸に沿った断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図である。 本発明の第８実施形態によるインジェクタの固定コアを示す概略図であって、（Ａ）は中心軸に沿った断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図である。 本発明のその他の実施形態によるインジェクタの可動コアを示す概略図である。 本発明の第９実施形態によるインジェクタの固定コアおよび可動コアを示す概略図であって、（Ａ）は中心軸に沿った断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た図である。 本発明の第１０実施形態によるインジェクタの固定コアおよび可動コアを示す概略図であって、（Ａ）は中心軸に沿った断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た図である。

符号の説明

１０ インジェクタ（燃料噴射弁）、２１ 弁ボディ、２４ 噴孔、２５ ニードル（弁部材）、３０ 駆動部（電磁駆動装置）、３１ コイル、３４、８０ 可動コア、４０、５０、６０、７０ 固定コア、４０ａ、５０ａ、６０ｂ 外周縁、４０ｂ、５０ｂ、６０ｂ 内周縁、４１、５１、５２、６１、６２、６３、７１、３４１ 切欠部、８１ 突出部

Claims (15)

1. 固定コアと、コイルへの通電時に前記固定コアとの間に生じる磁気吸引力によって前記固定コアに吸引される可動コアを備える電磁駆動装置であって、
   前記固定コアの前記可動コア側の端部または前記可動コアの前記固定コア側の端部の少なくともいずれか一方は、前記固定コアまたは前記可動コアの径方向において外周縁と内周縁とを連通する切欠部を有し、
   前記固定コアの前記可動コア側の端部または前記可動コアの前記固定コア側の端部は、
   周方向の単一箇所に前記切欠部が形成され、
   前記切欠部以外の部分が凹みのない形状に形成されることを特徴とする電磁駆動装置。
2. 前記切欠部は、
   前記固定コアまたは前記可動コアの外周縁に沿った円弧と、当該円弧の両端部を結ぶ直線とで囲まれた弓形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁駆動装置。
3. 前記固定コアまたは前記可動コアの外径をＤ、および内径をｄとしたとき、前記切欠部の径方向の長さＬは、（Ｄ−ｄ）／２≧Ｌであることを特徴とする請求項２記載の電磁駆動装置。
4. 前記切欠部は、前記固定コアまたは前記可動コアの外周縁に沿った円弧と、前記固定コアまたは前記可動コアの内周縁に沿った円弧と、前記固定コアまたは可動コアの中央の領域から径外方向へ延びる２本の直線とで囲まれた円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁駆動装置。
5. 前記固定コアまたは前記可動コアの外径をＤ、および内径をｄとしたとき、前記切欠部の径方向の長さＬは、（Ｄ−ｄ）／２≦Ｌ≦（３Ｄ−ｄ）／４であることを特徴とする請求項４記載の電磁駆動装置。
6. 前記固定コアまたは前記可動コアの外径をＤ、および内径をｄとしたとき、前記固定コアまたは前記可動コアの周方向における前記切欠部の幅Ｗは、ｄ／４≦Ｗ≦（３Ｄ−ｄ）／４であることを特徴とする請求項４記載の電磁駆動装置。
7. 前記固定コアおよび前記可動コアは、いずれも前記切欠部を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の電磁駆動装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項記載の電磁駆動装置と、
   前記可動コアと一体に接続し、前記可動コアとともに軸方向へ往復移動する弁部材と、
   前記弁部材の往復移動によって開閉される噴孔を有する弁ボディと、
   を備えることを特徴とする燃料噴射弁。
9. 固定コアと、コイルへの通電時に前記固定コアとの間に生じる磁気吸引力によって前記固定コアに吸引される可動コアを備える電磁駆動装置であって、
   前記固定コアの前記可動コア側の端部または前記可動コアの前記固定コア側の端部の少なくともいずれか一方は、前記固定コアまたは前記可動コアの周方向の一部において外周縁から径方向内側へかけて切欠部を有し、
   前記固定コアの前記可動コア側の端部または前記可動コアの前記固定コア側の端部は、
   周方向の単一箇所に前記切欠部が形成され、
   前記切欠部以外の部分が凹みのない形状に形成されることを特徴とする電磁駆動装置。
10. 前記切欠部は、径方向外側ほど対向する前記固定コアまたは前記可動コアとの距離が大きいことを特徴とする請求項９記載の電磁駆動装置。
11. 前記固定コアと前記可動コアとの対向面における双方の外径をＤｏとし、前記固定コアまたは前記可動コアのうち前記切欠部を有する方の内径をＤｉ１とし、他方の内径をＤｉ２としたとき、前記切欠部の径方向の長さＷは、（Ｄｏ−Ｄｉ２）／２＜Ｗ≦（Ｄｏ−Ｄｉ１）／２であることを特徴とする請求項９または１０記載の電磁駆動装置。
12. 前記固定コア及び前記可動コアのうち前記切り欠き部を有しない一方は、他方へ向けて突出し、周方向へ連続する突出部を有し、
    当該突出部の内径を前記Ｄｉ２として採用したことを特徴とする請求項１１記載の電磁駆動装置。
13. 請求項９から１２のいずれか一項記載の電磁駆動装置と、
    前記可動コアと一体に接続し、前記可動コアとともに軸方向へ往復移動する弁部材と、
    前記弁部材の往復移動によって開閉される噴孔を有する弁ボディと、
    を備えることを特徴とする燃料噴射弁。
14. 固定コアと、コイルへの通電時に前記固定コアとの間に生じる磁気吸引力によって前記
    固定コアに吸引される可動コアを備える電磁駆動装置であって、
    前記固定コアの前記可動コア側の端部または前記可動コアの前記固定コア側の端部の少
    なくともいずれか一方は、前記固定コアまたは前記可動コアの径方向において外周縁と内
    周縁とを連通する切欠部を有し、
    前記切欠部は、前記固定コアまたは前記可動コアの径方向の両端部に設置されており、互いに非対称な形状に形成されていることを特徴とする電磁駆動装置。
15. 固定コアと、コイルへの通電時に前記固定コアとの間に生じる磁気吸引力によって前記固定コアに吸引される可動コアを備える電磁駆動装置であって、
    前記固定コアの前記可動コア側の端部または前記可動コアの前記固定コア側の端部の少なくともいずれか一方は、前記固定コアまたは前記可動コアの周方向の一部において外周縁から径方向内側へかけて切欠部を有し、
    前記切欠部は、前記固定コアまたは前記可動コアの径方向の両端部に設置されており、互いに非対称な形状に形成されていることを特徴とする電磁駆動装置。

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