JP6669040B2 - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、電磁力により出力ピンが移動する電磁アクチュエータに関する。

従来、永久磁石を含み、コイルが発生する電磁力により出力ピンが移動する電磁アクチュエータが知られている。特許文献１の記載のように、くびれを外側面に有し、くびれていない部分であるストレート部を有する出力ピンがガイドに沿って移動する電磁アクチュエータが知られている。

欧州１９１３６０５Ｂ１明細書

くびれにより出力ピンとガイドとの隙間を大きくして、出力ピンとガイドとの隙間に流入するオイルの粘性抵抗を下げている。これにより、出力ピンとガイドとが摺動するときの抵抗である摺動抵抗を低減している。出力ピンが移動するとき、ストレート部とガイドとで、隙間が最小となる摺動面が形成される。

特許文献１の構成では、隙間が最小部位となる摺動面が大きくなる場合がある。この摺動面が大きくなるとき、出力ピンとガイドとの隙間に流入するオイルの粘性抵抗が高くなる。このため、出力ピンとガイドとの摺動抵抗が大きくなり、出力ピンの移動の応答性が低下する。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、出力ピンの移動の影響なしに、出力ピンの移動の応答性が向上する電磁アクチュエータを提供することにある。

本発明の電磁アクチュエータは、出力ピン（６０、１６０）、永久磁石（４０、１４０）、コイル（３１、１３１）、ヨーク（３５、１３５）および案内部（７０、１７０、２７０、３７０、４７０、５７０、６７０、７７０）を備える。
出力ピンは、基端部（６１）から先端部（６４）に向かう軸方向に前進後退可能に設けられている。

永久磁石は、軸方向の両端が互いに異なる極性となるように着磁された板状に形成されている。
コイルは、通電時、永久磁石の磁界と逆方向の磁界を生成し、永久磁石との間に反発力が発生して、出力ピンを移動させる。
筒状に形成されており、永久磁石を収容し、永久磁石を経由する磁気回路を形成する。

案内部は、筒部（７３、１７３、２７３、３７３、４７３、５７３、６７３、７７３）および軸受部（７４、７５、１７４、１７５、２７４、３７４、３７５、４７４、４７５、５７４、５７５、６７４）を有し、出力ピンの軸方向に沿って出力ピンが移動するように出力ピンを案内する。
筒部は、筒状に形成されている。
軸受部は、筒部の径方向外側から径方向内側に筒部から延びて出力ピンを支持する。
本発明の一態様では、先端部側の軸受部の端面（７４１）は、筒部の軸に対し傾斜している。また、本発明の別の一態様では、先端部側の軸受部の角部（７４２）は、曲面を含む。

案内部が軸受部を有し、出力ピンが移動しても、出力ピンと軸受部との摺動面の大きさが一定となる。このため、出力ピンの移動の影響なしに、くびれていない出力ピンの部分であるストレート部と軸受部との摺動面の大きさを最小にできる。これにより、ストレート部とガイドとの隙間の大きさを最小にできるため、狭い隙間に流入するオイルの粘性抵抗の上昇が抑制されやすい。オイルの粘性抵抗が低減され、出力ピンとガイドとの摺動抵抗が低減され、出力ピンの移動の応答性が向上する。

本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータが用いられるバルブリフト調整装置において小リフト状態から大リフト状態へ移行し始めるときの図。 本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータが用いられるバルブリフト調整装置において小リフト状態から大リフト状態へ移行したときの図。 本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータの非通電時（出力ピン後退時）の断面図。 本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータの通電時（出力ピン前進時）の断面図。 図３のＶ部拡大図。 図３のＶＩ部拡大図。 図６のＶＩＩ部拡大図。 図４のＶＩＩＩ部拡大図。 本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータの出力ピンのくびれ部の作用を説明するための断面図。 本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータの出力ピンのくびれ部の作用を説明するための断面図。 本発明の第２実施形態による電磁アクチュエータの出力ピンおよびガイドの断面図。 本発明の第３実施形態による電磁アクチュエータの非通電時の断面図。 その他の実施形態による電磁アクチュエータの非通電時の断面図。 その他の実施形態による電磁アクチュエータの非通電時における出力ピンおよびガイドの断面図。 その他の実施形態による電磁アクチュエータの非通電時における出力ピンおよびガイドの断面図。 その他の実施形態による電磁アクチュエータの非通電時の断面図。 その他の実施形態による電磁アクチュエータの非通電時の断面図。 その他の実施形態による電磁アクチュエータの非通電時の断面図。 その他の実施形態による電磁アクチュエータの非通電時の断面図。 その他の実施形態による電磁アクチュエータの非通電時の断面図。 その他の実施形態による電磁アクチュエータの非通電時の断面図。 その他の実施形態による電磁アクチュエータの非通電時の断面図。 （ａ）比較例の電磁アクチュエータの非通電時（出力ピン後退時）の断面図、（ｂ）比較例の電磁アクチュエータの通電時（出力ピン前進時）の断面図。

以下、本発明の実施形態による電磁アクチュエータを図面に基づいて説明する。複数の実施形態の説明において、第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。この電磁アクチュエータは、例えば、バルブリフト調整装置に用いられる。バルブリフト調整装置は、特開２０１３−２１７２６５号公報に開示されているように、カムシャフトとともに回転するスライダに一体に設けられたカムによって、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブのリフト量を調整する。

本実施形態で用いられるバルブリフト調整装置５０の構成および作用について、図１および図２を参照して説明する。
図１および図２に示すように、バルブリフト調整装置５０は、スライダ５１、カムシャフト９４、吸気バルブリフト５２および電磁アクチュエータ１０１を備える。

スライダ５１は、カムシャフト９４、小リフトカム５８および大リフトカム５９とともに回転方向５５に回転する。
また、スライダ５１は、カムシャフト９４の軸方向に相対移動可能に一体に設けられている。
さらに、スライダ５１は、係合溝５１１が外周に形成されている。
係合溝５１１は、回転角度に応じて紙面の奥行き方向位置が徐変するように形成されている。

小リフトカム５８と大リフトカム５９とは、スライダ５１の軸方向中央よりに、互いに隣接して設けられている。
また、小リフトカム５８と大リフトカム５９とは、回転方向の一方で基準円に対し、外側に偏心している。
大リフトカム５９は、小リフトカム５８よりも基準円からの偏心量が大きくなるように形成されている。

吸気バルブリフト５２は、小リフトカム５８と大リフトカム５９とに接触し、シリンダヘッド５３に収容された吸気バルブ９１を有する。
電磁アクチュエータ１０１は、一体となったスライダ５１とカムシャフト９４と接触されており、電磁アクチュエータ１０１の出力ピン６０が、係合溝５１１の直上に位置している。

バルブリフト調整装置５０の作用について説明する。
吸気バルブリフト５２に接触する小リフトカム５８または大リフトカム５９のトルクによって、吸気バルブリフト５２が押し下げられる。これにより、シリンダヘッド５３の吸気バルブ９１がリフト量Ｌ１またはリフト量Ｌ２だけ開弁する。

電磁アクチュエータ１０１の出力ピン６０が、制御手段から指令されたタイミングに前進する。カムシャフト９４側に位置する出力ピン６０の先端部６４が係合溝５１１に係合する。このとき、スライダ５１の回転に伴って、図１および図２における紙面の奥行き方向にスライダ５１は移動する。

紙面の奥行き方向にスライダ５１が移動することによって、小リフトカム５８から大リフトカム５９、または、大リフトカム５９から小リフトカム５８へ移行する。小リフトカム５８または大リフトカム５９が移行することにより、吸気バルブリフト５２のリフト量Ｌ１またはリフト量Ｌ２が調整される。また、出力ピン６０の先端部６４が係合溝５１１から離間するとき、カムシャフト９４のトルクによって出力ピン６０が押し戻される。

（第１実施形態）
電磁アクチュエータ１０１の構成について、図３から図１０を参照して説明する。
図３および図４に示すように、電磁アクチュエータ１０１は、静止部１３と、可動部１４と、で構成されている。

静止部１３は、エンジンヘッド９０に固定され、コイル３１、ステータ３２、ヨーク３５および「案内部」としてガイド７０を有する。
コイル３１は、ボビン３０の外周に巻線が巻回されている。
ボビン３０は、ステータ３２に外挿されており、樹脂で形成されている。
また、ボビン３０は、コイル３１の巻線とステータ３２とを絶縁する。

コイル３１に対し可動部１４の反対側には、コネクタ部１７と一体に形成されている樹脂モールド部１６が設けられている。
コイル３１は、図示しない外部の電源からコネクタ部１７のターミナル１８を経由して通電されることによって、磁界を生成可能である。

ステータ３２は、軟磁性体で形成され、後述の永久磁石４０に対し出力ピン６０の基端部６１側に設けられている。ステータ３２の大部分はコイル３１の径方向内側に位置し、コイルコアとして機能する。ステータ３２の可動部１４側の端部に、可動部１４のリアプレート４４と対向するステータ対向部３４が形成されている。
ステータ対向部３４は、外径が比較的大きく形成されており、リアプレート４４と広い面積で対向する。

ヨーク３５は、軟磁性体で、コイル３１や可動部１４と同軸の筒状に形成されており、コイル３１、ステータ３２および樹脂モールド部１６を収容している。
ヨーク３５は、ステータ３２と接触または近接する部位において、相互に磁気が伝達されることによって、ステータ３２および可動部１４のフロントプレート４５を経由する磁気回路を形成する。

樹脂モールド部１６の外周およびステータ対向部３４の外周には、それぞれヨーク３５の内周との間のシールを確保するシールリングが設けられている。
ヨーク３５のガイド７０側の開口部には、エンジンヘッド９０への取り付けに用いられる鍔部３９が形成されている。

ガイド７０は、基部７１および筒部７３を含み、出力ピン６０の軸方向に沿って出力ピン６０が移動するように、出力ピン６０を案内する。
基部７１は、エンジンヘッド９０の取付穴９２に挿入される。基部７１の外周には、取付穴９２の内周との間のシールを確保するシールリングが設けられている。

コイル３１側の基部７１の端面７２は、フロントプレート４５の前端面と対向する。端面７２の周囲には、基部７１を軸方向に貫通するオイル通路９５が形成されている。
エンジン内のオイルは、オイル通路９５を経由して可動部１４の周囲に流入出する。また、エンジン内のオイルは、出力ピン６０が移動したとき、出力ピン６０とガイド７０との間を経由して、可動部１４の周囲に流入出する。

筒部７３は、筒状に形成され、筒部７３の先端面７９がカムシャフト９４に対向するように基部７１から突出している。また、筒部７３の中心軸に沿って、出力ピン６０が挿通される挿通穴が形成されている。

可動部１４は、永久磁石４０、リアプレート４４、フロントプレート４５および出力ピン６０を備え、これらがともに、出力ピン６０の軸方向に移動可能に構成されている。
永久磁石４０は、径方向の断面形状が円形の板状に形成されており、軸方向の両端が互いに異なる極性となるように着磁されている。

永久磁石４０は、永久磁石４０における軸方向に対し、リアプレート４４側がＮ極に着磁され、フロントプレート４５側がＳ極に着磁されている。なお、Ｎ極およびＳ極の配置は逆であってもよい。
また、永久磁石４０は、中心軸Ｏに沿って、出力ピン６０の基端部６１が挿入される磁石挿入穴４０１を有する。

永久磁石４０は、例えば、ネオジウム磁石が用いられる。ネオジウム磁石は、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を主成分とした成形焼結品である。ネオジウム磁石は焼結品であり、結晶粒から形成されており、結晶の滑りが少ないため脆性材料である。

リアプレート４４は、軟磁性体で形成され、基端部６１側で永久磁石４０に接合されている。
また、リアプレート４４の外壁は、ヨーク３５の内壁と対向している。
さらに、リアプレート４４は、基端部６１が挿入されるリア挿入穴４４１を有する。

フロントプレート４５は、軟磁性体で形成され、出力ピン６０の先端部６４側で永久磁石４０に接合されている。
また、フロントプレート４５の外壁は、ヨーク３５の内壁と対向している。
さらに、フロントプレート４５は、基端部６１が挿入されるフロント挿入穴４５１を有する。

出力ピン６０は、磁性体で形成され、ガイド７０に収容され、ガイド７０と摺動可能に設けられている。出力ピン６０に用いられる磁性体は、例えば、高炭素クロム軸受鋼等である。高炭素クロム軸受鋼等を用いることで、熱処理により高い強度が得られる。なお、出力ピン６０は、磁気短絡防止のために、非磁性体で形成されてもよい。
出力ピン６０は、基端部６１から先端部６４に向かう軸方向に対して前進後退可能である。

また、出力ピン６０は、基端部６１の基端面６１１が露出するように、リア挿入穴４４１に貫通し、リアプレート４４に保持されている。基端部６１が永久磁石４０、リアプレート４４およびフロントプレート４５の中心部に形成された穴４０１、４４１、４５１に貫通している。基端部６１の外径は一様に形成されている。
さらに、出力ピン６０の先端部６４は、係合溝５１１の形状に合うように、径が小さくなるように形成されている。

電磁アクチュエータ１０１の作用について説明する。
電磁アクチュエータ１０１は、エンジンヘッド９０の取付穴９２に取り付けられ、バルブリフト調整装置５０のカムシャフト９４に対して出力ピン６０が作動する。以下、出力ピン６０がカムシャフト９４に近づく方向に作動することを「前進する」といい、出力ピン６０がカムシャフト９４から離れる方向に作動することを「後退する」という。

図４に示すように、回転軸をＣとするカムシャフト９４の回転に伴って出力ピン６０が短径Ｒａ側に対向しているとき、コイル３１に通電して発生する電磁力により出力ピン６０が前進する。このとき、先端部６４が係合溝５１１に係合し、スライダ５１の回転に伴って、バルブリフト調整装置５０が吸気バルブリフト５２のリフト量Ｌ１またはリフト量Ｌ２を調整する。

一方、図３に示すように、先端部６４がカムシャフト９４に接触した状態で、長径Ｒｂ側が出力ピン６０に向くようにカムシャフト９４が回転するとき、カムシャフト９４のトルクにより後退方向に出力ピン６０が押し戻される。ここで、後退限からのストロークがＬｕとなる位置を「引込み位置」という。引込み位置から後退限まで、電磁アクチュエータ１０１自体の永久磁石４０の磁力によって出力ピン６０が後退する。

コイル３１の作用について説明する。
コイル３１が非通電状態のとき、リアプレート４４とステータ対向部３４との間の磁気吸引力により、可動部１４は後退限に保持される。この磁気吸引力は、少なくとも、引込みストロークＬｕに対応する引込み位置から後退限まで可動部１４を吸引可能となるように設定されている。

図５に示すように、永久磁石４０の磁気吸引力によって可動部１４が後退限に保持されたとき、破線矢印で示すような磁気回路ΦＭが生成される。
磁気回路ΦＭは、「永久磁石４０のＮ極→リアプレート４４→ステータ３２→ヨーク３５→フロントプレート４５→永久磁石４０のＳ極」というルートで生成される。

コイル３１が通電状態のとき、永久磁石４０の磁界と逆方向の磁界を生成する。例えば、コネクタ部１７側のステータ３２がＳ極、ステータ対向部３４がＮ極となる磁界を生成する。このような磁界が生成されるように、コイル３１の巻線方向や電流の通電方向は設定されている。

永久磁石４０の磁界と逆方向の磁界が生成されるとき、リアプレート４４とステータ対向部３４とが同極になる。このため、リアプレート４４とステータ対向部３４との間に電磁力としての反発力が発生する。この反発力によって、可動部１４は、後退限から前進する。

従来、特許文献１に記載されているように、くびれを外側面に有する出力ピンがガイドに沿って移動する電磁アクチュエータが知られている。
図２３（ａ）に示すように、比較例としての電磁アクチュエータ９００では、ボビン９０５に収容されているコイル９０１が電磁力を発生する。この電磁力により永久磁石９０２を含む可動部９０３が移動し、ステータ９０６に接触している出力ピン９０４が移動する。この出力ピン９０４に、出力ピン９０４の径が一部小さくなるように、くびれ部９０７が形成されている。くびれ部９０７より径が大きい出力ピン９０４の部分をストレート部９０９とする。くびれ部９０７により出力ピン９０４とヨークと一体となっているガイド９０８との隙間が大きくなっている。

しかし、図２３（ｂ）に示すように、出力ピン９０４が前進するとき、ガイド９０８とストレート部９０９との摺動面９１０が大きくなる場合がある。摺動面９１０が大きくなるとき、ガイド９０８とストレート部９０９との狭い隙間の大きさが大きくなる。ハーゲン・ポアズイユの式で表されるように、オイルのような粘性流体の流れにおいて、狭い隙間のような流路では、オイルの粘性抵抗が高くなる。ガイド９０８とストレート部９０９との隙間に流入するオイルの粘性抵抗が上昇しやすく、出力ピン９０４とガイド９０８との摺動抵抗が大きくなる。このため、出力ピン９０４の移動の応答性が低下する。

そこで、本実施形態の電磁アクチュエータ１０１は、出力ピン６０の移動の影響をうけないで、出力ピン６０の移動の応答性が向上する。

図６に示すように、ガイド７０は、第１軸受部７４および第２軸受部７５を有し、くびれ形状に形成されている。
第１軸受部７４は、基端部６１側に設けられ、第２軸受部７５は、先端部６４側に設けられる。
第１軸受部７４および第２軸受部７５は、筒部７３の径方向外側から径方向内側に筒部７３の内壁から延びており、出力ピン６０を支持する。
また、第１軸受部７４および第２軸受部７５は、筒部７３と一体になって形成されている。

第１軸受部７４と出力ピン６０のストレート部６６とで第１隙間７６が形成され、第２軸受部７５と出力ピン６０のストレート部６６とで第２隙間７７が形成されている。
第１隙間７６および第２隙間７７は、出力ピン６０とガイド７０との隙間で最小の部位である。図６において、第１隙間７６および第２隙間７７の所在を明確にするため、出力ピン６０およびガイド７０を誇張して記載している。
第１軸受部７４と第２軸受部７５との間に凹部７８が形成されている。

先端部６４側の第１軸受部７４の端面７４１は、円錐面形状に形成されている。
第１軸受部７４の端面７４１は、出力ピン６０の前進方向に向かって、筒部７３の内径が大きくなるように、筒部７３の軸に対して対称に傾斜するテーパ形状に形成されている。
また、第１軸受部７４は、先端部６４側で、筒部７３の内側に角部７４２を含む。
図７に示すように、第１軸受部７４の角部７４２は、Ｒ形状の曲面を含む。

基端部６１側の第２軸受部７５の端面７５１は、円錐面形状に形成されている。
第２軸受部７５の端面７５１は、出力ピン６０の前進方向に向かって、筒部７３の内径が小さくなるように、筒部７３の軸に対して対称に傾斜するテーパ形状に形成されている。

また、第２軸受部７５は、第１軸受部７４と同様に、基端部６１側で、筒部７３の内側に角部７５２を含む。
第２軸受部７５の角部７５２は、第１軸受部７４の角部７４２と同様に、Ｒ形状の曲面を含む。なお、第１軸受部７４および第２軸受部７５は、筒部７３の径方向外側から径方向内側に向かって、第１軸受部７４および第２軸受部７５の大きさが小さくなるようなテーパ形状に形成されてもよい。

出力ピン６０は、くびれ部６５を側部に有する。
くびれ部６５は、出力ピン６０の径方向外側から径方向内側に向かって、出力ピン６０の径が小さくなるように形成されている。くびれ部６５は、出力ピン６０の外側面に部分的に形成される溝であってもよい。
くびれ部６５の径よりも大きい出力ピン６０の部分をストレート部６６とする。

基端部６１側のくびれ部６５の端面６５１は、出力ピン６０の前進方向に向かって、出力ピン６０の径が縮小するように、出力ピン６０の軸に対して対称に傾斜するテーパ形状に形成されている。
先端部６４側のくびれ部６５の端面６５２は、出力ピン６０の前進方向に向かって、出力ピン６０の径が拡大するように、出力ピン６０の軸に対して対称に傾斜するテーパ形状に形成されている。
また、くびれ部６５は、出力ピン６０の外側に、角部６５３、６５４を含む。
くびれ部６５の角部６５３、６５４は、第１軸受部７４の角部７４２と同様に、Ｒ形状の曲面を含む。

第１軸受部７４からストレート部６６までの距離を第１隙間距離Ｇ１とする。
第２軸受部７５からストレート部６６までの距離を第２隙間距離Ｇ２とする。
くびれ部６５から凹部７８までの距離を第３隙間距離Ｇ３とする。
出力ピン６０およびガイド７０は、第３隙間距離Ｇ３が第１隙間距離Ｇ１の２倍以上、すなわち、Ｇ３＞２×Ｇ１ となるように形成されている。
出力ピン６０およびガイド７０は、第３隙間距離Ｇ３が第２隙間距離Ｇ２の２倍以上、すなわち、Ｇ３＞２×Ｇ２ となるように形成されている。

出力ピン６０が前進する前の停止しているときである初期状態のとき、筒部７３の軸方向における第１軸受部７４の角部７４２の位置は、基端部６１側のくびれ部６５の角部６５３の位置と一致するように、出力ピン６０およびガイド７０は形成されている。ここで、「一致」とは、常識的な誤差範囲を含む。

図８に示すように、出力ピン６０の前進が完了したとき、第１軸受部７４の角部７４２は、基端部６１側のくびれ部６５の角部６５３よりも基端部６１側となるように、設けられている。

（効果）
［１］ガイド７０は、第１軸受部７４および第２軸受部７５を有し、凹部７８が形成されている。この構成により、出力ピン６０が移動しても、出力ピン６０、第１軸受部７４および第２軸受部７５の摺動面６７の大きさが一定となる。このため、出力ピン６０の移動の影響をうけないで、出力ピン６０、第１軸受部７４および第２軸受部７５の摺動面６７の大きさを最小にできる。

第１隙間７６および第２隙間７７の大きさを最小にでき、第１隙間７６および第２隙間７７に流入するオイルの粘性抵抗の上昇が抑制される。オイルの粘性抵抗が低減され、出力ピン６０とガイド７０とが摺動するときの抵抗である摺動抵抗が低減され、出力ピン６０の移動の応答性が向上する。

［２］出力ピン６０にくびれ部６５が形成されており、出力ピン６０が移動するとき、オイルの巻き込みが抑制される。このため、オイルの粘性抵抗が低減され、出力ピン６０とガイド７０との摺動抵抗が低減される。

図９に示すように、出力ピンにくびれ部６５が設けられない場合、出力ピンが移動するとき、出力ピンの移動方向とは逆方向にオイルを巻き込むことがある。巻き込んだオイルにより摺動抵抗が上昇することがある。図９および図１０において、オイルの所在を明確にするため、流れるオイルの一部をドット柄で示す。

図１０に示すように、出力ピン６０にくびれ部６５が設けられる場合、出力ピン６０が移動するとき、出力ピン６０の移動方向と同一方向にオイルが流れやすくなり、オイルの巻き込みが防止される。このため、オイルの粘性抵抗が低減され、出力ピン６０とガイド７０との摺動抵抗をさらに低減できる。

［３］第１軸受部７４の端面７４１、第２軸受部７５の端面７５１およびくびれ部６５の端面６５１、６５２が円錐面形状に形成されている。また、第１軸受部７４の角部７４２、第２軸受部７５の角部７５２およびくびれ部６５の角部６５３、６５４が曲面を含む。これにより、出力ピン６０が移動するとき、オイルが流れやすくなり、オイルの巻き込みによるオイルによる抵抗がさらに低減される。

また、出力ピン６０が移動するとき、出力ピンおよびガイド７０にオイルによる径方向の全圧力が作用しやすくなる。このため、第１隙間距離Ｇ１または第２隙間距離Ｇ２が均一化されやすくなる。これにより、第１隙間距離Ｇ１または第２隙間距離Ｇ２が局所的に小さくなることが防止され、第１隙間７６または第２隙間７７に流入するオイルの粘性抵抗の上昇がさらに抑制される。

［４］出力ピン６０が初期状態のとき、第１軸受部７４の角部７４２の位置は、基端部６１側のくびれ部６５の角部６５３の位置と一致する。このため、出力ピン６０が移動しても、出力ピン６０、第１軸受部７４および第２軸受部７５の摺動面６７の大きさが一定にしやすい。

［５］出力ピン６０が前進したとき、第１軸受部７４の角部７４２は、くびれ部６５の角部６５３よりも基端部６１側となるように、設けられている。これにより、出力ピン６０の移動範囲の少なくとも一部において、出力ピン６０、第１軸受部７４または第２軸受部７５の摺動面６７が小さくなる。

［６］出力ピン６０が磁性体で形成されているため、出力ピン６０の強度が向上する。このため、出力ピン６０と、スライダ５１またはカムシャフト９４と、の接触による耐衝撃性が向上する。また、出力ピン６０と、スライダ５１またはカムシャフト９４と、の摩擦による耐摩耗性が向上する。

（第２実施形態）
第２実施形態の構成では、第１軸受部の端部の位置とくびれ部の端部の位置とが異なる点を除き、第１実施形態と同様である。
図１１に示すように、第２実施形態の電磁アクチュエータ１０２のガイド７０の第１軸受部７４の角部７４２は、初期状態のとき、基端部６１側のくびれ部６５の角部６５３よりも基端部６１側に設けられている。
このような構成においても、第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
第３実施形態の構成では、静止部および可動部の形態が異なる点を除き、第１実施形態と同様である。
図１２に示すように、第３実施形態の電磁アクチュエータ１０３は、可動部１１４および静止部１１３を備える。

可動部１１４は、出力ピン１６０および電機子１８０を有する。
電機子１８０は、磁性体で形成され、接合部１８１および電機子対向部１８２を有し、出力ピン１６０とともに前進後退可能に設けられている。
電機子１８０の大部分は、コイル１３１の径方向内側に位置している。
接合部１８１は、軸方向に延びる有底穴１８３を含む。有底穴１８３に基端部６１が挿入され、接合部１８１と基端部６１とが嵌合され接合されている。

電機子対向部１８２は、接合部１８１とは反対側における電機子１８０の端部に、外径が比較的大きく形成されており、静止部１１３のフロントプレート１４５と広い面積で対向する。
また、電機子対向部１８２は、対向部溝１８４が形成されている。
対向部溝１８４は、出力ピン１６０の径方向の断面が環状で、軸方向の断面が台形形状である。なお、対向部溝１８４は、断面が円形形状もしくは多角形形状であってもよく、対向部溝１８４の形状は、限定されない。

対向部溝１８４によって、フロントプレート１４５と電機子１８０とが対向する面積が小さくなる。このため、電機子１８０の前進開始時に、オイルによるフロントプレート１４５と電機子１８０との張り付き力が低減され、電機子１８０の始動が滑らかになる。
また、電機子１８０に、軸方向に延びる穴１８５が設けられている。穴１８５によって、電機子１８０が前進後退するときの空気抵抗が減少し、電機子１８０の前進後退が滑らかになる。

静止部１１３は、コイル１３１、ヨーク１３５、永久磁石１４０、フロントプレート１４５、リアプレート１４４、「固定部材」としてのストッパ１４６およびエンドプレート１４８を有する。
コイル１３１は、ボビン１３０の外周に巻線が巻回されており、図示しない外部電源から通電されることによって、磁界を生成可能である。
ボビン１３０は、電機子１８０に外挿され、樹脂で形成されており、コイル１３１の巻線と電機子１８０とを絶縁する。

ヨーク１３５は、磁性体で、可動部１１４と同軸の筒状に形成されており、可動部１１４、コイル１３１、永久磁石１４０、リアプレート１４４、フロントプレート１４５、ストッパ１４６およびエンドプレート１４８を収容している。
ヨーク１３５は、電機子１８０と接触または近接する部位において、相互に磁気が伝達されることによって、電機子１８０、リアプレート１４４およびエンドプレート１４８を経由する磁気回路を形成する。

ヨーク１３５は、ガイド１７０および鍔部３９と一体となって形成されている。
ガイド１７０は、基部１７１、筒部１７３、第１軸受部１７４および第２軸受部１７５を有する。
第１軸受部１７４と第２軸受部１７５との間に凹部１７８が形成されている。

永久磁石１４０は、永久磁石１４０における軸方向に対し、フロントプレート１４５側がＮ極に着磁され、リアプレート１４４側がＳ極に着磁されている。なお、Ｎ極およびＳ極の配置は逆であってもよい。また、永久磁石１４０は、中心軸Ｏに沿って、ストッパ１４６が挿入される磁石挿入穴４０１を有する。

リアプレート１４４は、磁性体で、径方向の断面が円環形状に形成され、フロントプレート１４５とは反対側の永久磁石１４０に接合されている。
また、リアプレート１４４は、ストッパ１４６が挿入されるリア挿入穴４４１を有する。リアプレート１４４の外壁は、ヨーク１３５の内壁と対向して接触しており、圧入または溶接によってリアプレート１４４はヨーク１３５と嵌合され固定されている。

フロントプレート１４５は、磁性体で、径方向の断面が円環形状に形成され、電機子１８０と永久磁石１４０に接合されている。
また、フロントプレート１４５は、ストッパ１４６が挿入されるフロント挿入穴４５１を有する。

ストッパ１４６は、非磁性体で、棒状に形成されており、磁石挿入穴４０１、フロント挿入穴４４１およびリア挿入穴４５１に挿入されている。ストッパ１４６に用いられる非磁性体は、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼等の金属、樹脂またはゴムである。
また、ストッパ１４６は、ストッパ１４６の端面が電機子対向部１８２に対向しており、端面が露出するように設けられている。

さらに、ストッパ１４６は、可動部１１４に対し、永久磁石１４０、フロントプレート１４５およびリアプレート１４４が静止するように、永久磁石１４０、フロントプレート１４５およびリアプレート１４４を固定する。なお、ストッパ１４６が挿入されるときに永久磁石１４０が破損しないように、ストッパ１４６と永久磁石１４０との間に隙間が設けられていてもよい。

エンドプレート１４８は、磁性体で形成され、径方向の断面が円環形状に形成されており、電機子１８０が挿入される電機子挿入穴４８１を有する。
また、エンドプレート１４８は、コイル１３１に対し接合部１８１側に設けられており、接合部１８１側のボビン１３０に接合されている。
さらに、エンドプレート１４８の外壁が基部７１側のヨーク１３５の内壁と対向して接触しており、エンドプレート１４８は、ヨーク１３５と嵌合され固定されている。ヨーク１３５、フロントプレート１４５、リアプレート１４４およびエンドプレート１４８に用いられる磁性体は、高炭素クロム軸受が用いられる。

このように、出力ピン１６０に対し、永久磁石１４０が静止しつつ、出力ピン６０が移動する電磁アクチュエータ１０３においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。

（その他の実施形態）
第１実施形態の思想を共有する他の実施形態を以下に示す。
（ｉ）図１３に示すように、電磁アクチュエータ１０４のガイド７０は、第１軸受部７４のみ有していてもよい。ガイドに設けられる軸受部の数は、３つ以上でもよい。軸受部の数に限定されず、第１実施形態と同様の効果を奏する。

（ｉｉ）図１４に示すように、電磁アクチュエータ１０５のガイド２７０の第１軸受部２７４の端面７４１は、出力ピン６０の前進方向に向かって、筒部２７３の内径が小さくなるように、筒部２７３の軸に対して対称に傾斜する逆テーパ形状に形成されてもよい。

（ｉｉｉ）図１５に示すように、電磁アクチュエータ１０６のガイド３７０における第１軸受部３７４の端面７４１および第２軸受部３７５の端面７５１は、筒部３７３の軸に対し、垂直であってもよい。
また、基端部６１側のくびれ部３６５の端面６５１は、出力ピン３６０の軸に対し、垂直であってもよい。ここで、「垂直」は、常識的な誤差範囲を含む。

（ｉｖ）図１６に示すように、第１実施形態の電磁アクチュエータ１０１が２組並べられて、一体化されてもよい。この場合、出力ピン６０は、中心軸Ｏ１、Ｏ２を有する。
また、出力ピンを偏心して配置するような構成も考えられる。この場合、第１実施形態のような出力ピンがカムシャフトに形成されている係合溝に係合するものではなく、出力ピンの他に係合ピンが設けられることがある。この係合ピンが第１実施形態の出力ピンに相当し、カムシャフトの係合溝に係合する。

（ｖ）図１７に示すように、可動部８０１、８０２を２組以上備える電磁アクチュエータ１０７のステータ８６１、８６２は、中心に孔８７１、８７２が形成されており円筒状である。
出力ピン８２１、８２２は、ステータ８６１、８６２の内周面に沿って軸方向に前進後退する。出力ピン８２１、８２２の中心軸をＯ１、Ｏ２とする。出力ピン８２１、８２２の前進方向を「前」とし、出力ピン８２１、８２２の後退方向を「後」とする。

係合ピン８１１、８１２は、出力ピン８２１、８２２を保持するリアプレート８３１、８３２に固定されている。また、出力ピン８２１、８２２が前進し、係合ピン８１１、８１２が前進したとき、係合ピン８１１、８１２は係合溝５１１に係合される。さらに、出力ピン８２１、８２２が後退し、係合ピン８１１、８１２が後退したとき、係合ピン８１１、８１２は係合溝から離れる。
なお、係合ピン８１１、８１２は、出力ピン８２１、８２２に固定されている永久磁石８４１、８４２またはフロントプレート８５１、８５２に固定されてもよい。すなわち、係合ピン８１１、８１２は可動部８０１、８０２の少なくとも一部に固定されていればよい。

係合ピン８１１、８１２にくびれ部８１３が形成されており、ガイド４７０は、係合ピン８１１、８１２を収容している。第１軸受部４７４および第２軸受部４７５は、係合ピン８１１、８１２を支持している。
このような構成においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。

係合ピン８１１、８１２の中心軸をＰ１、Ｐ２とする。
中心軸Ｐ１、Ｐ２は、出力ピン８２１、８２２の中心軸Ｏ１、Ｏ２と異なる位置に設けることが可能である。これにより、２組の係合ピン８１１、８１２の間の距離を小さくできる。また、可動部８０１、８０２を２組以上備える電磁アクチュエータ１０７を小型化可能になる。

（ｖｉ）図１８に示すように、電磁アクチュエータ１０８のガイド５７０は、第１軸受部５７４および第２軸受部５７５が筒部５７３と別部材で形成されていてもよい。
第１軸受部５７４および第２軸受部５７５は、圧入によって、筒部５７３と嵌合されている。
また、図１９に示すように、第１軸受部５７４のみが筒部５７３と別部材であってもよい。
さらに、図２０に示すように、第２軸受部５７５のみが筒部５７３と別部材であってもよい。

（ｖｉｉ）図２１に示すように、電磁アクチュエータ１０９のガイド６７０は、第１軸受部６７４と基部６７１とが一体となっていてもよい。また、基部６７１と筒部６７３とが別部材で形成されていてもよい。

（ｖｉｉ）図２２に示すように、電磁アクチュエータ１１０のガイド７７０の筒部７７３には、外側壁と内側壁とに連通する少なくとも１つの筒部穴８０が形成されていてもよい。筒部穴８０が形成されることで、オイルの流入出がされやすくなる。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

３１、１３１ ・・・コイル、
３５、１３５ ・・・ヨーク、
４０、１４０ ・・・永久磁石、
６０、１６０ ・・・出力ピン、
６１ ・・・基端部
６４ ・・・先端部、
７０、１７０、２７０、３７０、４７０、５７０、６７０、７７０ ・・・案内部（ガイド）、
７３、１７３、２７３、３７３、４７３、５７３、６７３、７７３ ・・・筒部、
７４、１７４、２７４、３７４、４７４、５７４、６７４ ・・・軸受部（第１軸受部）、
７５、１７５、３７５、４７５、５７５ ・・・軸受部（第２軸受部）。

Claims (11)

1. 基端部（６１）から先端部（６４）に向かう軸方向に前進後退可能に設けられている出力ピン（６０、１６０）と、
   軸方向の両端が互いに異なる極性となるように着磁された板状の永久磁石（４０、１４０）と、
   通電時、前記永久磁石の磁界と逆方向の磁界を生成し、前記永久磁石との間に反発力が発生して、前記出力ピンを移動させるコイル（３１、１３１）と、
   筒状に形成されており、前記永久磁石を収容し、前記永久磁石を経由する磁気回路を形成するヨーク（３５、１３５）と、
   筒状に形成されている筒部（７３、１７３、２７３、４７３、５７３、６７３、７７３）および前記筒部の径方向外側から径方向内側に前記筒部から延びて前記出力ピンを支持する軸受部（７４、７５、１７４、１７５、２７４、４７４、４７５、５７４、５７５、６７４）を有し、前記出力ピンの軸方向に沿って前記出力ピンが移動するように前記出力ピンを案内する案内部（７０、１７０、２７０、４７０、５７０、６７０、７７０）と、
   を備え、
   前記先端部側の前記軸受部の端面（７４１）は、前記筒部の軸に対し傾斜している電磁アクチュエータ。
2. 前記先端部側の前記軸受部の角部（７４２）は、曲面を含む請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
3. 基端部（６１）から先端部（６４）に向かう軸方向に前進後退可能に設けられている出力ピン（６０、１６０）と、
   軸方向の両端が互いに異なる極性となるように着磁された板状の永久磁石（４０、１４０）と、
   通電時、前記永久磁石の磁界と逆方向の磁界を生成し、前記永久磁石との間に反発力が発生して、前記出力ピンを移動させるコイル（３１、１３１）と、
   筒状に形成されており、前記永久磁石を収容し、前記永久磁石を経由する磁気回路を形成するヨーク（３５、１３５）と、
   筒状に形成されている筒部（７３、１７３、２７３、３７３、４７３、５７３、６７３、７７３）および前記筒部の径方向外側から径方向内側に前記筒部から延びて前記出力ピンを支持する軸受部（７４、７５、１７４、１７５、２７４、３７４、３７５、４７４、４７５、５７４、５７５、６７４）を有し、前記出力ピンの軸方向に沿って前記出力ピンが移動するように前記出力ピンを案内する案内部（７０、１７０、２７０、３７０、４７０、５７０、６７０、７７０）と、
   を備え、
   前記先端部側の前記軸受部の角部（７４２）は、曲面を含む電磁アクチュエータ。
4. 基端部（６１）から先端部（６４）に向かう軸方向に前進後退可能に設けられている出力ピン（６０、１６０）と、
   軸方向の両端が互いに異なる極性となるように着磁された板状の永久磁石（４０、１４０）と、
   通電時、前記永久磁石の磁界と逆方向の磁界を生成し、前記永久磁石との間に反発力が発生して、前記出力ピンを移動させるコイル（３１、１３１）と、
   筒状に形成されており、前記永久磁石を収容し、前記永久磁石を経由する磁気回路を形成するヨーク（３５、１３５）と、
   筒状に形成されている筒部（７３、１７３、２７３、３７３、４７３、５７３、６７３、７７３）および前記筒部の径方向外側から径方向内側に前記筒部から延びて前記出力ピンを支持する軸受部（７４、７５、１７４、１７５、２７４、３７４、３７５、４７４、４７５、５７４、５７５、６７４）を有し、前記出力ピンの軸方向に沿って前記出力ピンが移動するように前記出力ピンを案内する案内部（７０、１７０、２７０、３７０、４７０、５７０、６７０、７７０）と、
   を備え、
   前記出力ピンは、前記出力ピンの径方向外側から径方向内側に前記出力ピンの径が小さくなるように形成されているくびれ部（６５、３６５）を有し、
   前記出力ピンが初期状態のとき、
   前記先端部側の前記軸受部の角部（７４２）の位置は、前記基端部側の前記くびれ部の角部（６５３）の位置と一致している、
   または、
   前記先端部側の前記軸受部の角部（７４２）は、前記基端部側の前記くびれ部の角部（６５３）よりも前記基端部側に設けられており、
   前記出力ピンが前記先端部側への前進が完了したとき、
   前記先端部側の前記軸受部の角部（７４２）は、前記基端部側の前記くびれ部の角部（６５３）よりも前記基端部側に設けられている電磁アクチュエータ。
5. 基端部（６１）から先端部（６４）に向かう軸方向に前進後退可能に設けられている出力ピン（６０、１６０）と、
   軸方向の両端が互いに異なる極性となるように着磁された板状の永久磁石（４０、１４０）と、
   通電時、前記永久磁石の磁界と逆方向の磁界を生成し、前記永久磁石との間に反発力が発生して、前記出力ピンを移動させるコイル（３１、１３１）と、
   筒状に形成されており、前記永久磁石を収容し、前記永久磁石を経由する磁気回路を形成するヨーク（３５、１３５）と、
   筒状に形成されている筒部（７３、１７３、２７３、３７３、４７３、５７３、６７３、７７３）および前記筒部の径方向外側から径方向内側に前記筒部から延びて前記出力ピンを支持する軸受部（７４、７５、１７４、１７５、２７４、３７４、３７５、４７４、４７５、５７４、５７５、６７４）を有し、前記出力ピンの軸方向に沿って前記出力ピンが移動するように前記出力ピンを案内する案内部（７０、１７０、２７０、３７０、４７０、５７０、６７０、７７０）と、
   を備え、
   前記出力ピンは、前記出力ピンの径方向外側から径方向内側に前記出力ピンの径が小さくなるように形成されているくびれ部（６５、３６５）を有し、
   前記基端部側の前記くびれ部の角部（６５３）は、曲面を含む電磁アクチュエータ。
6. 前記基端部側の前記くびれ部の端面（６５１）は、前記出力ピンの前進方向に向かって、径が小さくなるように傾斜している請求項４または５に記載の電磁アクチュエータ。
7. 前記先端部側の前記軸受部の端面（７４１）は、前記筒部の軸に対し傾斜している請求項項４から６のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータ。
8. 前記先端部側の前記軸受部の角部（７４２）は、曲面を含む請求項４から７のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータ。
9. 前記軸受部は、前記基端部側および前記先端部側に設けられ、
   前記案内部は、２つの前記軸受部の間に凹部（７８、１７８）が内側に形成されている請求項１から８のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータ。
10. 前記出力ピンは、磁性体で形成されている請求項１から９のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータ。
11. 前記案内部（５７０）は、前記筒部（５７３）と前記軸受部（５７４、５７５）とが別部材で形成されている請求項１から１０のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータ。

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