(57)【要約】【課題】アーマチャの吸引面が平坦であっても、吸引力を増加することができる電磁アクチュエータを提供する。【解決手段】駆動部３０は、アーマチャ３３とステータとが対向して配置され、吸引面３４が平坦状である。コイル部８１が磁界を発生していない場合、吸引面３４と磁極面９１との間に隙間がある。コイル部８１が通電によって磁界を発生すると、各ステータ８２ａ，８２ｂにはアーマチャ３３を吸引する磁力が発生し、隙間があるので、各ステータ８２ａ，８２ｂはアーマチャ３３を吸引する。各ステータ８２ａ，８２ｂの磁極面９１は、アーマチャ３３の吸引面３４との隙間が中心側よりも外側が大きい。アーマチャ３３の吸引面３４は平坦状であるが、各ステータ８２ａ，８２ｂの磁極面９１は平坦状ではなく、隙間が大きくなるように、外側が凹んでいる。【選択図】図７
2018133530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁力によってアーマチャ（３３）を吸引する電磁アクチュエータ（３０）であって、
磁性材からなるステータ（８２ａ，８２ｂ）と、
前記ステータに設けられ、通電によって磁界を発生するコイル部（８１）と、を含み、
前記アーマチャは、前記ステータに対向して配置され、このアーマチャの前記ステータに対向する吸引面（３４）が平坦状であり、
前記コイル部が磁界を発生していない場合、前記アーマチャの吸引面と前記ステータの前記アーマチャに対向する磁極面（９１）との間に隙間があり、
前記磁極面は、前記隙間が中心側よりも外側が大きくなるように形成されている電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記磁極面は、前記中心側から外側に向けて、前記隙間が大きくなる段差（９２）を少なくとも１つを有する請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記磁極面は、前記中心側から外側に向けて、前記隙間が大きくなるように傾斜する傾斜面（９３）を少なくとも１つを有する請求項１または２に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記ステータは、前記アーマチャを吸引する吸引方向に延びる内側部材（８２ａ）と、前記吸引方向に延び、前記内側部材の外側に配置される外側部材（８２ｂ）とを含み、
前記内側部材および前記外側部材における前記アーマチャと対向する面は、前記磁極面を形成しており、
前記内側部材は、前記外側部材よりも前記アーマチャとの距離が小さく、前記内側部材の端面と前記外側部材の端面とは段差を有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の電磁アクチュエータ。
【請求項５】
前記アーマチャは、吸引される方向である吸引方向に対して案内される案内部（３３ｃ）と、前記案内部よりも前記ステータ側に配置されて前記吸引面を有する吸引部（３３ａ）を有し、
前記アーマチャは、前記吸引方向に対する傾きを許容する許容角度が設定されており、
前記磁極面は、前記許容角度で傾いている状態の前記アーマチャを吸引している場合、前記中心側が前記吸引面と接触し、前記外側が前記吸引面と離間している請求項１〜４のいずれか１つに記載の電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁力によってアーマチャを駆動する電磁アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関への燃料噴射を制御するための燃料噴射装置を電磁力によって制御する電磁式の燃料噴射装置が知られている。この装置に用いられる電磁弁は、コイルを埋設したコアとコアに近接して設けられたアーマチャとを有し、コイルに電流を流して発生させた磁束がアーマチャを通ることによりアーマチャをコア側に吸引し、アーマチャに連結された弁体を駆動するものである。
【０００３】
アーマチャをコアに吸引するために、コイルへの通電を停止している状態で、アーマチャとコアとの間には間隙が形成されている。この間隙は大きな吸引力を確保するためにできるだけ小さくすることが好ましい。
【０００４】
そこで、たとえばコアとアーマチャとが対面する面は両方共に平面に形成すると、この間隙が対向面全域に亘って均一になるようにすることは部品の精度上困難である。したがって、アーマチャが傾いて取り付けられた場合でもアーマチュア端面が対向するコアの面と干渉することがないように充分な隙間を持った構成とされていた。しかし両方共に平面であると間隙を小さくすることが困難であった。そこで、特許文献１では、アーマチャの吸引面を段差形状もしくは凸状球面形状にしている。これによってアーマチャが傾いて取り付けられた場合でも、アーマチャとコアとが干渉を防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４０９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献１におけるアーマチャの凸状球面形状は球面の均一化の加工が難しく、アーマチャの段差形状は段差の均一な加工が難しいという問題がある。さらにアーマチャの形状を変えることでアーマチャの作動状態が変化し易くなり、閉弁性能が変化してしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は吸引力を増加することができる電磁アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
本発明は、磁力によってアーマチャ（３３）を吸引する電磁アクチュエータ（３０）であって、磁性材からなるステータ（８２ａ，８２ｂ）と、ステータに設けられ、通電によって磁界を発生するコイル部（８１）と、を含み、アーマチャは、ステータに対向して配置され、このアーマチャのステータに対向する吸引面（３４）が平坦状であり、コイル部が磁界を発生していない場合、アーマチャの吸引面とステータのアーマチャに対向する磁極面（９１）との間に隙間があり、磁極面は、隙間が中心側よりも外側が大きくなるように形成されている電磁アクチュエータである。
【００１０】
このような本発明に従えば、アーマチャは、ステータに対向して配置され、ステータに対向する吸引面が平坦状である。コイル部が磁界を発生していない場合、アーマチャの吸引面とステータのアーマチャに対向する磁極面との間に隙間がある。コイル部が通電によって磁界を発生すると、ステータにはアーマチャを吸引する磁力が発生し、隙間があるので、ステータはアーマチャを吸引する。
【００１１】
ステータの磁極面は、アーマチャの吸引面との隙間が中心側よりも外側が大きい。アーマチャの吸引面は平坦状であるが、ステータの磁極面は平坦状ではなく、隙間が大きくなるように、たとえば外側が凹んでいる。これによってアーマチャが傾いた場合には、吸引面の外側と磁極面の外側と接触しにくくなり、アーマチャの傾きを許容することができる。したがってアーマチャが傾いて取り付けられた場合でも、アーマチャとステータとが干渉を防ぐことができる。これによって吸引面と磁極面がともに平坦状の構成に比べて、間隙を小さくすることができ、吸引力を増加することができる。したがってアーマチャの吸引面は平坦状という既存の形状から変更することなく、吸引力を増加することができる。またアーマチャは、たとえば燃料のような流体中にある場合は、アーマチャの挙動に流体からの影響があるが、既存の平坦状から変更しないことによって影響の変動を抑制することができる。
【００１２】
なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】燃料システムを示す図。
【図２】燃料噴射弁を示す模式的な断面図。
【図３】燃料噴射弁の動作を説明する図。
【図４】駆動部を示す断面を示す図。
【図５】駆動部を示す底面を示す図。
【図６】アーマチャの傾きを示す図。
【図７】アーマチャの動作を説明する図。
【図８】吸引力とアーマチャの傾き角度との関係を示すグラフ。
【図９】第２実施形態の駆動部を示す断面図。
【図１０】アーマチャの動作を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態を用いて説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図８を用いて説明する。図１に示されるように、本発明の第１実施形態である燃料供給システム１０は、たとえばディーゼルエンジンなどに用いられる燃料供給システムである。燃料供給システム１０は、燃料タンク１００、燃料フィルタ２００、サプライポンプ３００、ＥＣＵ４００、コモンレール５００および燃料噴射弁６００を含んで構成される。
【００１６】
燃料タンク１００は、内燃機関に供給する燃料を貯蔵している容器である。燃料タンク１００は、サプライポンプ３００と燃料の流れる経路である管路７００によって接続されており、燃料タンク１００に貯蔵されている燃料は、サプライポンプ３００によって汲み上げられる。サプライポンプ３００は、燃料タンク１００から燃料を汲み上げてコモンレール５００に吐出する。また、燃料噴射弁６００およびコモンレール５００などにおける余剰な燃料である主リターン燃料、並びにサプライポンプ３００からのポンプリターン燃料は、リターン燃料として、管路７００を通じて燃料タンク１００に戻される。
【００１７】
管路７００は、低圧管路７１０、高圧管路７２０、およびリターン管路７３０を含んで構成される。低圧管路７１０は、燃料タンク１００とサプライポンプ３００との間に設けられた燃料の経路である。また、高圧管路７２０は、サプライポンプ３００とコモンレール５００との間に設けられた燃料の経路である。
【００１８】
リターン管路７３０は、内燃機関と燃料タンク１００との間に設けられた燃料の経路である。リターン管路７３０は、主リターン管路７３１およびポンプリターン管路７３２とを有する。主リターン管路７３１は、燃料噴射弁６００およびコモンレール５００からの主リターン燃料を燃料タンク１００に戻す経路である。ポンプリターン管路７３２は、サプライポンプ３００からポンプリターン燃料を燃料タンク１００に戻す経路である。リターン管路７３０は、これら主リターン管路７３１およびポンプリターン管路７３２から、主リターン燃料およびポンプリターン燃料を燃料タンク１００に戻している。
【００１９】
燃料フィルタ２００は、燃料タンク１００とサプライポンプ３００との間の低圧管路７１０に設けられている。燃料フィルタ２００は、燃料が通過することにより、かかる燃料をろ過して燃料内に存在する異物を除去する。また、燃料フィルタ２００には、燃料流出側にＥＣＵ４００と電気的に接続された目詰まりスイッチ部２１０が設けられている。目詰まりスイッチ部２１０は、燃料フィルタ２００の目詰まりを検出し、目詰まりを検出すると、ＥＣＵ４００に情報を送信する。
【００２０】
燃料噴射弁６００は、円筒状を呈しており、内燃機関の各気筒に設けられている。燃料噴射弁６００は、コモンレール５００と接続されており、燃料がコモンレール５００から供給される。また、燃料噴射弁６００は、ＥＣＵ４００と電気的に接続されており、ＥＣＵ４００からの指令信号に応じて各気筒内に燃料を噴射する。また、燃料噴射弁６００は、主リターン管路７３１を介して燃料タンク１００と接続されており、コモンレール５００から供給されて気筒内に噴射されなかった燃料は、主リターン燃料として、かかる主リターン管路７３１を通じて燃料タンク１００に戻される。
【００２１】
コモンレール５００は、内部が中空の円筒状を呈している。コモンレール５００は、サプライポンプ３００との間の高圧管路７２０を介してサプライポンプ３００と接続されている。コモンレール５００は、高圧管路７２０を通じてサプライポンプ３００から供給される燃料を保持しつつ、燃料噴射弁６００に燃料を供給する。また、コモンレール５００は、圧力センサ５１０とプレッシャリミッタ５２０とを有している。圧力センサ５１０は、コモンレール５００内の燃料の圧力を検出するとともに、検出した圧力をＥＣＵ４００に伝える。プレッシャリミッタ５２０は、コモンレール５００が所定圧以上になるのを防ぐため、所定圧以上になると燃料をコモンレール５００から燃料タンク１００に排出する。
【００２２】
ＥＣＵ４００は、各種演算を行うＣＰＵ４１０、その演算途中のデータや演算結果、および予め設計されたプログラムなどを記憶するメモリ４２０などからなる。ＥＣＵ４００は、燃料噴射弁６００、サプライポンプ３００、目詰まりスイッチ部２１０、および圧力センサ５１０などに電気的に接続されている。ＥＣＵ４００は、圧力センサ５１０が検出した圧力を受信して演算処理を行うことで、サプライポンプ３００が汲み上げて吐出する燃料量の指令値を算出する。
【００２３】
また、ＥＣＵ４００は、サプライポンプ３００が汲み上げてコモンレール５００に吐出する燃料量の指令値を、サプライポンプ３００に出力する。これによってＥＣＵ４００は、コモンレール５００に吐出する燃料量および燃料噴射弁６００による気筒内への噴射燃料圧力を制御している。さらに、ＥＣＵ４００は、噴射燃料の量の指令値を燃料噴射弁６００に出力することにより、燃料噴射弁６００が実際に噴射する噴射燃料の量を制御している。
【００２４】
次に、燃料噴射弁６００の具体的な構成に関して、図２を用いて説明する。燃料噴射弁６００には、燃料配管７３３および主リターン管路７３１が接続されている。燃料噴射弁６００は、燃焼室を形成するヘッド部材の挿入孔に挿入された状態で、当該ヘッド部材に取り付けられている。燃料噴射弁６００は、燃料配管７３３を通じて供給される燃料を、複数の噴孔４４から燃焼室内に直接的に噴射する。燃料噴射弁６００は、噴孔４４からの燃料の噴射を制御する弁機構を備えている。弁機構は、ＥＣＵ４００からの駆動信号に基づいて作動する圧力制御弁３５と、噴孔４４を開閉する主弁部５０と、を含んでいる。
【００２５】
燃料噴射弁６００は、模式的な断面として表した図２に示すように、制御ボデー４０、ノズルニードル６０、アーマチャ３３、駆動部３０、リターンスプリング６６、およびフローティングプレート７０を備えている。制御ボデー４０には、噴孔４４、高圧燃料通路５１ａ、流入通路５２ａ、流出通路５２ｂ、供給通路５２ｃ、圧力制御室５３、アーマチャ室５４、および低圧燃料通路５１ｂが形成されている。
【００２６】
噴孔４４は、図２に示すように、燃焼室へ挿入される制御ボデー４０において、挿入方向の先端部に形成されている。先端部は、円錐状又は半球状に形成されている。噴孔４４は、制御ボデー４０の内側から外側に向けて放射状に複数設けられている。噴孔４４を通じて、高圧の燃料が燃焼室内に噴射される。噴孔４４を通過することにより、燃料は気化し、空気と混合し易い状態となる。
【００２７】
高圧燃料通路５１ａは、燃料配管７３３と接続されている。高圧燃料通路５１ａは、コモンレール５００から供給される高圧の燃料を、流入通路５２ａおよび供給通路５２ｃに流通させる。流入通路５２ａは、高圧燃料通路５１ａと圧力制御室５３とを連通させている。流入通路５２ａは、圧力制御室５３に高圧の燃料を流入させる。流出通路５２ｂは、圧力制御室５３とアーマチャ室５４とを連通させている。流出通路５２ｂは、圧力制御室５３内の燃料をアーマチャ室５４へ流出させる。供給通路５２ｃは、高圧燃料通路５１ａを通じて供給される高圧の燃料を、噴孔４４まで流通させる。
【００２８】
圧力制御室５３は、制御ボデー４０の内部において、ノズルニードル６０を挟んで噴孔４４の反対側に設けられている。圧力制御室５３には、燃料配管７３３および流入通路５２ａを通じて供給される高圧の燃料が流入する。圧力制御室５３内の燃料の圧力は、流入通路５２ａからの高圧の燃料の流入と、流出通路５２ｂを通じたアーマチャ室５４への燃料の流出とにより、変動する。圧力制御室５３は、燃料の圧力変動を利用して、ノズルニードル６０を往復変位させる。
【００２９】
アーマチャ室５４には、流出通路５２ｂを通じて圧力制御室５３から燃料が流出する。アーマチャ室５４は、アーマチャ３３を往復変位可能に収容している。アーマチャ室５４内の燃料の圧力は、圧力制御室５３内の燃料の圧力よりも低くなっている。
【００３０】
低圧燃料通路５１ｂは、アーマチャ室５４および主リターン管路７３１と接続されている。低圧燃料通路５１ｂは、制御ボデー４０内において、高圧燃料通路５１ａに沿って延伸している。低圧燃料通路５１ｂは、アーマチャ室５４内の燃料を、主リターン管路７３１へ排出させる。
【００３１】
制御ボデー４０は、金属材料よって形成されたノズルボデー４１、シリンダ５６、オリフィスプレート４６、およびホルダ４８等によって構成されている。ノズルボデー４１、オリフィスプレート４６、およびホルダ４８は、燃料噴射弁６００の挿入方向の先端部側から、この順序で並んでいる。
【００３２】
ノズルボデー４１は、有底円筒状の部材である。ノズルボデー４１には、噴孔４４と、供給通路５２ｃとが形成されている。ノズルボデー４１は、ノズルニードル収容室４３およびシート部４５を有している。ノズルニードル収容室４３は、円筒穴状に形成されており、ノズルニードル６０およびシリンダ５６を収容している。ノズルニードル収容室４３は、シリンダ５６と共に供給通路５２ｃを区画している。シート部４５は、先端部の内側に円錐状に形成されており、供給通路５２ｃに臨んでいる。
【００３３】
シリンダ５６は、円筒状に形成されている。シリンダ５６は、オリフィスプレート４６およびノズルニードル６０と共に圧力制御室５３を区画している。シリンダ５６は、ノズルボデー４１の内周側に、当該ノズルボデー４１と同軸となるように配置されている。
【００３４】
オリフィスプレート４６は、円盤状に形成されている。オリフィスプレート４６には、流入通路５２ａおよび流出通路５２ｂが形成されている。オリフィスプレート４６は、制御シート部４６ａを有している。制御シート部４６ａは、ホルダ４８側を向くオリフィスプレート４６の頂面のうちで、流出通路５２ｂの開口を囲むように形成されている。制御シート部４６ａは、アーマチャ３３と共に圧力制御弁３５を形成している。
【００３５】
ホルダ４８は、筒状に形成されている。ホルダ４８には、軸方向に沿って延伸する二つの縦孔が形成されている。各縦孔は、高圧燃料通路５１ａおよび低圧燃料通路５１ｂをそれぞれ形成している。ホルダ４８には、駆動部３０が収容されている。
【００３６】
ノズルニードル６０は、金属材料によって全体として円柱状に形成されている。ノズルニードル６０は、ノズルボデー４１に収容されている。ノズルニードル６０の一端は、シリンダ５６に挿入されている。ノズルニードル６０は、シリンダ５６の内周壁に形成された支持面５６ａに沿って、軸方向に往復変位可能である。
【００３７】
ノズルニードル６０は、弁受圧面６１およびフェース部６５を有している。ノズルニードル６０は、弁受圧面６１に受ける圧力制御室５３の燃料圧力の変動により、ノズルボデー４１の軸方向に沿って往復変位し、フェース部６５をシート部４５に離着座させる。フェース部６５は、噴孔４４を開閉する主弁部５０を、シート部４５と共に形成している。シート部４５からフェース部６５が離れると、噴孔４４が開弁されて燃料が噴射される。またシート部４５にフェース部６５が着座すると、噴孔４４が閉弁されて燃料噴射が停止される。
【００３８】
リターンスプリング６６は、金属製の線材を螺旋状に巻設したコイルスプリングである。リターンスプリング６６は、ノズルニードル６０を噴孔４４に向けて付勢し、フェース部６５をシート部４５に着座させる。
【００３９】
アーマチャ３３は、アーマチャ室５４に収容されており、アーマチャ室５４内を往復変位可能である。アーマチャ３３は、強磁性体である金属材料によって形成された二段円柱状の部材である。アーマチャ３３は、圧力制御室５３からアーマチャ室５４への燃料の流出を制御することで、圧力制御室５３の圧力を変動させる。アーマチャ３３は、吸引部３３ａ、制御フェース部３３ｂおよび円柱部３３ｃを有している。吸引部３３ａは、円形の板状に形成されている。吸引部３３ａは、駆動部３０の発生する磁力により、駆動部３０へ向けて吸引される。制御フェース部３３ｂは、吸引部３３ａの中央から流出通路５２ｂの開口へ向けて突出する円柱部３３ｃの先端に形成されている。制御フェース部３３ｂは、アーマチャ３３の変位によって制御シート部４６ａに押し当てられて、アーマチャ室５４に臨む流出通路５２ｂの開口を塞ぐことができる。円柱部３３ｃは、吸引方向に案内される案内部である。円柱部３３ｃは、ホルダ４８の内壁によって傾きが規制されている。
【００４０】
駆動部３０は、電磁アクチュエータであって、磁力によってアーマチャ３３を駆動する。駆動部３０は、アーマチャ３３の上方に配置される。駆動部３０は、ソレノイド３１ａおよびスプリング３１ｃを有している。ソレノイド３１ａには、ＥＣＵ４００からパルス状の駆動信号が供給される。ソレノイド３１ａは、駆動信号の供給により磁界を発生させる。ソレノイド３１ａの発生させた磁界によって、吸引部３３ａを吸引する。スプリング３１ｃは、金属製の線材を螺旋状に巻設したコイルスプリングである。スプリング３１ｃは、アーマチャ３３を駆動部３０の下面から離間させる方向へ付勢している。
【００４１】
以上の駆動部３０は、ＥＣＵ４００からの電力供給が無い場合、スプリング３１ｃの付勢力により、制御フェース部３３ｂを制御シート部４６ａに着座させる。これにより、圧力制御弁３５は、圧力制御室５３と燃料流出室であるアーマチャ室５４との連通を遮断した閉弁状態となる。
【００４２】
一方、ＥＣＵ４００からの電力供給が有る場合、駆動部３０は、アーマチャ３３を吸引して、制御シート部４６ａから制御フェース部３３ｂを離座させる。これにより、圧力制御弁３５は、圧力制御室５３とアーマチャ室５４とを連通させた開弁状態となる。以上のように、駆動部３０は、ＥＣＵ４００の制御によってアーマチャ３３を往復変位させることにより、圧力制御弁３５を開閉する。その結果、圧力制御室５３からアーマチャ室５４への燃料の流出が圧力制御弁３５によって制御される。
【００４３】
フローティングプレート７０は、可動プレートであって、圧力制御室５３に収容され、高圧燃料通路５１ａが連通した状態と高圧燃料通路５１ａが遮断した状態とを切替える。またフローティングプレート７０は、流出通路５２ｂと圧力制御室５３とを連通する連通路であるアウトオリフィス７１が形成されている。フローティングプレート７０は、金属材料によって円盤状に形成されている。フローティングプレート７０は、ノズルボデー４１の軸方向に沿って往復変位可能な状態で、圧力制御室５３内に配置されている。フローティングプレート７０は、プレート用スプリング７２により、オリフィスプレート４６へ向けて付勢されている。フローティングプレート７０には、アウトオリフィス７１が形成されている。アウトオリフィス７１は、フローティングプレート７０を板厚方向に貫通する貫通孔である。アウトオリフィス７１の流路面積は、流出通路５２ｂの流路面積よりも狭く規定されている。アウトオリフィス７１は、フローティングプレート７０がオリフィスプレート４６に密着した状態において、圧力制御室５３から流出通路５２ｂへの燃料の流出を許容し、かつ、流出通路５２ｂに流出する燃料の流量を制限する。
【００４４】
以上の燃料噴射弁６００では、圧力制御弁３５の開弁により、圧力制御室５３内の燃料がアウトオリフィス７１および流出通路５２ｂを通じてアーマチャ室５４へ流出する。その結果、圧力制御室５３内の燃料圧力が下がり、ノズルニードル６０は、圧力制御室５３側に移動して、噴孔４４を開状態とする。そして、圧力制御弁３５の閉弁によって圧力制御室５３とアーマチャ室５４との連通が遮断されると、流入通路５２ａを通じて供給される燃料がフローティングプレート７０をプレート用スプリング７２の付勢力に抗して押し下げつつ、圧力制御室５３に流入する。その結果、圧力制御室５３の燃料圧力が回復し、ノズルニードル６０は、シート部４５側に素早く移動して、噴孔４４を閉状態とする。
【００４５】
次に、図３を用いて、燃料噴射弁６００がＥＣＵ４００からの駆動電流に応じて燃料噴射を行う動作について説明する。噴射前、すなわち噴射停止中は、ソレノイド３１ａに駆動電流が流れていない。したがってアーマチャ３３は閉弁状態であるので、圧力制御室５３の燃料圧力が高圧で維持されている。したがってノズルニードル６０は、圧力制御室５３の燃料圧力によって押し下げられており、噴孔４４の閉状態を維持している。またフローティングプレート７０は、高圧燃料通路５１ａが遮断した状態である。
【００４６】
次に、噴射開始時の動作に関して説明する。噴射するために、ＥＣＵ４００からの駆動電流をソレノイド３１ａへ流して、圧力制御弁３５の開弁を開始させるように開弁制御すると、流出通路５２ｂはアーマチャ室５４と連通状態となる。すると圧力制御室５３内の燃料がアウトオリフィス７１および流出通路５２ｂを通じてアーマチャ室５４へ流出する。その結果、圧力制御室５３内の燃料圧力が下がり、ノズルニードル６０は、圧力制御室５３側に移動して、噴孔４４を開状態とする。これによって噴射が開始される。この状態では、圧力制御室５３の圧力によって、フローティングプレート７０は高圧燃料通路５１ａが遮断した状態を維持している。
【００４７】
次に、噴射終了時の動作に関して説明する。噴射を停止するために、ＥＣＵ４００によって駆動電流を停止すると、スプリング３１ｃによって圧力制御弁３５が閉弁し、流出通路５２ｂはアーマチャ室５４と遮断状態となる。すると流入通路５２ａを通じて供給される燃料がフローティングプレート７０を押し下げつつ、圧力制御室５３に流入する。したがってフローティングプレート７０は、高圧燃料通路５１ａを連通した状態になる。
【００４８】
その結果、圧力制御室５３の燃料圧力が回復するので、ノズルニードル６０がシート部４５側に押し下げられて噴孔４４を閉状態とする。さらに圧力制御室５３の燃料圧力が回復すると、プレート用スプリング７２の付勢力によってオリフィスプレート４６へ向けてフローティングプレート７０が変位して、高圧燃料通路５１ａを遮断する。
【００４９】
次に、駆動部３０の構成に関して、図４〜図７を用いてさらに詳細に説明する。ソレノイド３１ａは、コイル部８１、インナーステータ８２ａ、アウターステータ８２ｂ、ストッパ８３およびモールド樹脂部９４を含んで構成される。コイル部８１は、アーマチャ３３を引き寄せる電磁力を発生する円筒状の電磁石である。インナーステータ８２ａおよびアウターステータ８２ｂは、アーマチャ３３よりも硬度の低い磁性材からなり、それぞれコイル部８１の内側および外側に配置されている。モールド樹脂部９４は、絶縁性を有する材料、たとえば樹脂からなる。モールド樹脂部９４は、インナーステータ８２ａとアウターステータ８２ｂとの間に設けられ、インナーステータ８２ａとアウターステータ８２ｂとを絶縁する。各ステータ８２ａ，８２ｂは、コイル部８１に電流が流れると磁化される。これによってコイル部８１が通電すると、各ステータ８２ａ，８２ｂとアーマチャ３３との間に電磁力を発生する。コイル部８１は、合成樹脂製のコイルボビン８１ａの外周側に、絶縁被覆を施した導線が複数回にわたって巻回されて構成される。
【００５０】
インナーステータ８２ａは、内部にストッパ８３を収容する空間が形成されている。インナーステータ８２ａは、内部と外部とを連通する連通路８２ｃが形成されている。インナーステータ８２ａの内部および連通路８２ｃは、低圧燃料通路５１ｂの一部として機能する。
【００５１】
ストッパ８３は、インナーステータ８２ａの内側に配置される。ストッパ８３は、インナーステータ８２ａよりも硬く、非磁性鋼材、たとえばクロムモリブデン鋼によって構成されている。また、ストッパ８３は、両側が開口した円筒状の非磁性金属パイプである。ストッパ８３は、根元部はインナーステータ８２ａに圧入されて固定されている。ストッパ８３において根元部を除く部分は、インナーステータ８２ａの内壁とストッパ８３の外壁との間には、クリアランス８６が設けられている。
【００５２】
駆動部３０は、コイル部８１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３３がフルリフトした場合でも、アーマチャ３３の上面とインナーステータ８２ａの下面との間に適正な隙間を確保している。このギャップは、ストッパ８３によって確保されている。したがってストッパ８３は、アーマチャ３３のフルリフト位置を規制する。またストッパ８３の内部には、スプリング３１ｃが設けられる。スプリング３１ｃは、アーマチャ３３を押し付ける方向、すなわち閉弁方向に付勢する。
【００５３】
図４は、図５のＩＶ−ＩＶ切断線による断面図である。図４および図５に示すように、アーマチャ３３は、インナーステータ８２ａおよびアウターステータ８２ｂに対向して配置され、各ステータ８２ａ，８２ｂに対向する吸引面３４が平坦状である。したがってアーマチャ３３の吸引部３３ａは、上面の吸引面３４が平坦状である。またインナーステータ８２ａおよびアウターステータ８２ｂの下面は、磁極面９１とも称する。したがって吸引面３４と磁極面９１とは、図４の上下方向に対向している。そして吸引面３４は、コイル部８１が磁界を発生していない場合、磁極面９１との間に隙間がある。コイル部８１が磁界を発生すると、前述のように吸引部３３ａが吸引されて、吸引面３４は磁極面９１の中心部のストッパ８３と接触する。
【００５４】
磁極面９１は、平坦状ではなく、吸引面３４との隙間が中心側の中心部よりも外側の外周部が大きい。中心部は、ストッパ８３が配置されている部分である。外周部は、アウターステータ８２ｂが配置されている部分である。具体的には、磁極面９１は、中心部から外側に向けて、隙間が大きくなる段差９２を１つ有する。本実施形態では、インナーステータ８２ａとアウターステータ８２ｂとの間に段差９２を有する。
【００５５】
磁極面９１と吸引面３４との隙間であるギャップをできるだけ小さくするために、インナーステータ８２ａとアウターステータ８２ｂに段差９２をつけている。磁極面９１と吸引面３４との隙間を小さくすることでアーマチャ３３が吸引される力が強くなる。しかし隙間を小さくするとアーマチャ３３が傾いた際に接触が懸念される。そこで図６に示すように、アウターステータ８２ｂの最外径とインナーステータ８２ａの最外径を結んだ稜線の段差角度θ１をアーマチャ３３の傾き角度θ２以上にすることで接触を回避している。アーマチャ３３の傾き角度θ２は、ホルダ４８によって規制されており、中心部を基準に吸引方向、図６の上方向に対する許容角度である。換言すると、アーマチャ３３は、許容角度が設定されており、傾き角度θ２を超えて傾くことがホルダ４８の内壁によって制限されている。したがって図７に示すように、磁極面９１は、傾き角度θ２で傾いている状態のアーマチャ３３を吸引している場合、中心部がストッパ８３と接触し、外周部が吸引面３４と離間している。また図７に仮想線で示すように、比較例としてインナーステータ８２ａの磁極面９１が平坦状である場合には、吸引面３４がステータに接触することがわかる。
【００５６】
図８に示すように、吸引力と傾き角度θ２とは相関関係がある。図８の比較例では、磁極面９１と吸引面３４とが両方とも平坦状の場合である。比較例の場合には、アーマチャ３３の傾き角度θ２で傾いても接触しないように、予め間隔を実施例よりも大きくとる必要がある。そのため、アーマチャ３３の傾き角度にかかわらず、吸引力が実施例の方が大きくなる。このようにアーマチャ３３の組付け状態が悪く、傾いた状態であっても、吸引力の低下を抑えることができる。
【００５７】
以上説明したように本実施形態の駆動部３０である電磁アクチュエータは、アーマチャ３３とステータとが対向して配置され、吸引面３４が平坦状である。吸引面３４は、コイル部８１が磁界を発生していない場合、磁極面９１との間に隙間がある。コイル部８１が通電によって磁界を発生すると、各ステータ８２ａ，８２ｂにはアーマチャ３３を吸引する磁力が発生し、隙間があるので、各ステータ８２ａ，８２ｂはアーマチャ３３を吸引する。
【００５８】
各ステータ８２ａ，８２ｂの磁極面９１は、アーマチャ３３の吸引面３４との隙間が中心部よりも外周部が大きい。アーマチャ３３の吸引面３４は平坦状であるが、各ステータ８２ａ，８２ｂの磁極面９１は平坦状ではなく、隙間が大きくなるように、外周部が凹んでいる。これによってアーマチャ３３が傾いた場合には、吸引面３４の外周部と磁極面９１の外周部と接触しにくくなり、アーマチャ３３の傾きを許容することができる。したがってアーマチャ３３が傾いて取り付けられた場合でも、アーマチャ３３と各ステータ８２ａ，８２ｂとが干渉を防ぐことができる。これによって吸引面３４と磁極面９１がともに平坦状の構成に比べて、間隙を小さくすることができ、吸引力を増加することができる。したがってアーマチャ３３の吸引面３４は平坦状という既存の形状から変更することなく、吸引力を増加することができる。またアーマチャ３３は流体である燃料中にあるので、アーマチャ３３の形状を変えるとアーマチャ３３が作動している際の油圧力が変化し、閉弁のバウンス特性の変化してしまうといった問題がある。しかし本実施形態では、アーマチャ３３の形状を変えていないので、バウンス特性が変化することを抑制することができる。
【００５９】
また本実施形態では、磁極面９１は、中心部から外側に向けて、隙間が大きくなる段差９２を１つ有する。このように段差９２を設けるという簡単な構成で、磁極面９１と吸引面３４との接触を防ぐことができる。また段差９２は１つに限らず、複数であってもよい。
【００６０】
さらに本実施形態では、ステータは、アーマチャ３３を吸引する吸引方向に延びる内側部材であるインナーステータ８２ａと、吸引方向に延び、内側部材の外側に配置される外側部材であるアウターステータ８２ｂとを含む。インナーステータ８２ａおよびアウターステータ８２ｂにおけるアーマチャ３３と対向する面は、磁極面９１を形成している。そしてインナーステータ８２ａは、アウターステータ８２ｂよりもアーマチャ３３との距離が小さく、インナーステータ８２ａの端面とアウターステータ８２ｂの端面とは段差９２を有する。このようにステータは、２部品で構成されているので、構造として容易に実現できる。換言すると、インナーステータ８２ａを凸部形状にするのみで段差９２を容易に作り出せる。
【００６１】
また本実施形態では、磁極面９１は、傾き角度θ２が最大の許容角度で傾いている状態のアーマチャ３３を吸引している場合、中心部のストッパ８３が吸引面３４と接触し、外周部が吸引面３４と離間している。このように許容角度に傾いていても中心部が先に接触するので、間隙を小さくすることができる。
【００６２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図９および図１０を用いて説明する。本実施形態では、磁極面９１に段差９２がなく、テーパ状に形成されている点に特徴を有する。具体的には、磁極面９１は、中心部から外側に向けて、隙間が大きくなるように傾斜する傾斜面９３を有する。
【００６３】
傾斜面９３の傾斜角度は、図１０に示すように、アウターステータ８２ｂの最外径とストッパ８３の先端を結んだ稜線の角度θ１をアーマチャ３３の傾き角度θ２以上にすることで接触を回避している。これによって図１０に示すように、磁極面９１は、傾き角度θ２で傾いている状態のアーマチャ３３を吸引している場合、中心部のストッパ８３が吸引面３４と接触し、外周部が吸引面３４と離間している。また図１０に仮想線で示すように、比較例としてインナーステータ８２ａの磁極面９１が平坦状である場合には、吸引面３４がステータに接触することがわかる。
【００６４】
このように本実施形態では、磁極面９１は中心部から傾斜しているので、外側が吸引面３４と接触することを抑制することができる。これによって前述の第１実施形態と同様の作用および効果を奏することができる。さらに、インナーステータ８２ａ及びアウターステータ８２ｂはアーマチャ３３よりも硬度が低いので、加工を容易に行なうことができる。
【００６５】
また本実施形態では、傾斜面９３は、１つであったが、１つに限るものではない。たとえば傾斜角度が異なる傾斜面９３を複数有する構成であってもよい。
【００６６】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００６７】
前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００６８】
前述の第１実施形態では、磁極面９１は１つの段差９２を有する構成であったがこのような構成に限るものではない。第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて、少なくとも１つの段差９２と少なくとも１つの傾斜面９３を有する構成であってもよい。また磁極面９１は、吸引面３４との隙間が中心部よりも外周部が大きい形状であれば、傾斜面９３および段差９２に限るものではない。たとえば磁極面９１は、断面が円弧状など曲線を用いた形状であってもよい。
【００６９】
また前述の第１実施形態では、電磁アクチュエータは燃料噴射弁６００の駆動部３０に適用されているが、このような用途に限るものではない。電磁アクチュエータは、アーマチャ３３を駆動する他の装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０…燃料供給システム  ３０…駆動部（電磁アクチュエータ）
３１ａ…ソレノイド  ３１ｃ…スプリング  ３３…アーマチャ
３３ａ…吸引部  ３３ｂ…制御フェース部  ３３ｃ…円柱部（案内部）
３４…吸引面  ５４…アーマチャ室  ８１…コイル部  ８１ａ…コイルボビン
８２ａ…インナーステータ（ステータ，内側部材）
８２ｂ…アウターステータ（ステータ，外側部材）  ８２ｃ…連通路
８３…ストッパ  ８６…クリアランス  ９１…磁極面  ９２…段差
９３…傾斜面  ６００…燃料噴射弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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