(57)【要約】【課題】静粛性の向上が図られる電磁駆動弁を提供する。【解決手段】電磁駆動弁は、バルブを駆動させるディスク２１と、電磁石５１ｍとを備える。ディスク２１は、第１部位２６と第２部位２７および２８とを含む。電磁石５１ｍは、ディスク２１に対向して配置され、ディスク２１を引き寄せるコア部５２を含む。電磁石５１ｍは、コア部５２とディスク２１とを通る磁束流れを形成し、ディスク２１に電磁力を作用させる。ディスク２１には、第２部位２７および２８における磁路面積が第１部位２６における磁路面積よりも小さくなるように切り欠きが形成されている。切り欠きが形成されないディスクを想定した場合に、ディスクに形成される磁束流れは、第１部位２６で相対的に大きい磁束密度を有し、第２部位２７および２８で相対的に小さい磁束密度を有する。【選択図】図４
2007309259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁力と弾性力との協働により動作する電磁駆動弁であって、
第１部位と第２部位とを含み、バルブを駆動させるアーマチャと、
前記アーマチャに対向して配置され、前記アーマチャを引き寄せるコア部を含み、前記コア部と前記アーマチャとを通る磁束流れを形成し、前記アーマチャに電磁力を作用させる電磁石とを備え、
前記アーマチャには、前記第２部位における磁路面積が前記第１部位における磁路面積よりも小さくなるように切り欠きが形成され、
前記切り欠きが形成されない前記アーマチャを想定した場合に、前記アーマチャに形成される磁束流れは、前記第１部位で相対的に大きい磁束密度を有し、前記第２部位で相対的に小さい磁束密度を有する、電磁駆動弁。
【請求項２】
前記電磁石は、前記コア部に巻回されるコイルをさらに含み、
前記コア部と前記アーマチャとを通る磁束流れが、前記コイルを中心に周回するように形成される場合に、前記アーマチャは、前記コイルに対向する位置に前記第１部位を含み、前記コイルに対向する位置からずれた位置に前記第２部位を含む、請求項１に記載の電磁駆動弁。
【請求項３】
電磁力と弾性力との協働により動作する電磁駆動弁であって、
バルブを駆動させるアーマチャと、
前記アーマチャに電磁力を作用させる電磁石と、
前記電磁石を支持する支持部材とを備え、
前記電磁石は、前記アーマチャに対向して配置され、前記アーマチャを引き寄せるコア部と、前記コア部を前記支持部材に固定する座部とを含み、
前記座部は、弾性変形可能な形状を有する、電磁駆動弁。
【請求項４】
前記アーマチャは、回転自在に支持された支持部と、前記バルブに連結された連結部とを含み、前記支持部を中心に回動運動することによって前記バルブを往復運動させる、請求項１から３のいずれか１項に記載の電磁駆動弁。
【請求項５】
前記支持部から距離Ｌだけ離れた位置で前記アーマチャに作用する電磁トルクＴは、
Ｔ＝（Ｂ２Ｓ／μ０）×Ｌ
Ｂ：前記位置における磁束流れの磁束密度
Ｓ：前記位置の磁路面積
μ０：空気の透磁率
の式で表わされ、
前記コア部の形状は、前記式から導出される電磁トルクＴが最大値となるように決定される、請求項４に記載の電磁駆動弁。
【請求項６】
前記コア部は、前記アーマチャと対向する吸着面を有し、
前記アーマチャは、前記吸着面と対向する表面と、前記表面から連なり、前記吸着面と対向しない端面とをさらに含み、
前記コア部は、前記吸着面から突出し、前記端面との間に隙間を設けて配設された突起部をさらに有する、請求項４または５に記載の電磁駆動弁。
【請求項７】
前記支持部に設けられ、前記アーマチャに弾性力を作用させるトーションバーをさらに備え、
前記アーマチャは、ばね鋼から形成され、前記トーションバーと前記アーマチャとが一体に形成されている、請求項４から６のいずれか１項に記載の電磁駆動弁。
【請求項８】
前記コア部は、ばね鋼から形成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の電磁駆動弁。
【請求項９】
前記コア部は、前記アーマチャと対向し、前記アーマチャと衝突を繰り返す吸着面を有し、前記吸着面に熱処理が施されている、請求項８に記載の電磁駆動弁。
【請求項１０】
前記アーマチャは、ばね鋼から形成され、
前記アーマチャは、前記コア部と対向し、前記コア部と衝突を繰り返す表面を含み、前記表面に熱処理が施されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の電磁駆動弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、電磁駆動弁に関し、より特定的には、車両に搭載されるガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関の機関バルブを構成する電磁駆動弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁駆動弁に関して、たとえば、米国特許第６４６７４４１号明細書には、電磁力とスプリングの弾性力との協働によって内燃機関のバルブが作動する電磁アクチュエータが開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された電磁アクチュエータは、ステムを有するバルブと、揺動アームとを備える。揺動アームは、サポートフレームに揺動自在に支持され、円筒形状に形成された第１端部と、ステムの先端に当接された第２端部とを有する。揺動アームの上下には、コアと、そのコアの周りに巻かれたコイルとからなる電磁石が配置されている。
【０００３】
電磁アクチュエータは、揺動アームの第１端部に設けられ、バルブを開状態に向けて付勢するトーションバーと、ステムの外周に配置され、バルブを閉状態に向けて付勢する渦巻きばねとをさらに備える。電磁石で発生する電磁力と、トーションバーおよび渦巻きばねの弾性力とによって、揺動アームは、上下に配置された電磁石のコアに交互に引き寄せられる。
【０００４】
また、特開２００３−８３０１５号公報には、配線の過熱を解消しつつ、配電のためのスペースを小さくすることを目的とした内燃機関のバルブ駆動装置が開示されている（特許文献２）。また、特開平１０−１４１０２８号公報には、着座制御の安定化を図り、プランジャが電磁石に着座する時の衝撃を低減させることを目的とした内燃機関の電磁駆動弁機構が開示されている（特許文献３）。
【０００５】
また、特開２００３−３３６７４号公報には、カッターと廃棄物との衝突音を低く抑えること等を目的とした破袋機用カッターが開示されている（特許文献４）。また、独国特許出願公開第１９６０８０６１号明細書には、開弁位置と閉弁位置との間で動作するアーマチャを備える電磁バルブが開示されている（特許文献５）。
【特許文献１】米国特許第６４６７４４１号明細書
【特許文献２】特開２００３−８３０１５号公報
【特許文献３】特開平１０−１４１０２８号公報
【特許文献４】特開２００３−３３６７４号公報
【特許文献５】独国特許出願公開第１９６０８０６１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１に開示された電磁アクチュエータでは、電磁石のコアと揺動アームとを通る磁束流れが形成され、揺動アームを電磁石のコアに引き寄せる電磁力が発生する。この際、揺動アームの内部で磁気飽和を発生させないように、揺動アームの磁路面積を確保する必要がある。一方、磁路面積を確保するために揺動アームの厚みを大きくすると、揺動アームの重量が増える。このため、揺動アームが電磁石のコアに着座する際の打音が大きくなり、電磁アクチュエータの静粛性が損なわれるおそれが生じる。また、電磁アクチュエータの応答性が悪化するといった懸念や、揺動アームおよび電磁石のコアに加わる衝撃が大きくなり、耐久性が低下するといった懸念が生じる。
【０００７】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、静粛性の向上が図られる電磁駆動弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の１つの局面に従った電磁駆動弁は、電磁力と弾性力との協働により動作する。電磁駆動弁は、バルブを駆動させるアーマチャと、電磁石とを備える。アーマチャは、第１部位と第２部位とを含む。電磁石は、アーマチャに対向して配置され、アーマチャを引き寄せるコア部を含む。電磁石は、コア部とアーマチャとを通る磁束流れを形成し、アーマチャに電磁力を作用させる。アーマチャには、第２部位における磁路面積が第１部位における磁路面積よりも小さくなるように切り欠きが形成されている。切り欠きが形成されないアーマチャを想定した場合に、アーマチャに形成される磁束流れは、第１部位で相対的に大きい磁束密度を有し、第２部位で相対的に小さい磁束密度を有する。
【０００９】
このように構成された電磁駆動弁によれば、磁束流れに粗密が生じるアーマチャにおいて、磁束流れが疎となる第２部位の磁路面積が、磁束流れが密となる第１部位の磁路面積よりも小さくなるように切り欠きを形成する。これにより、アーマチャの内部で磁気飽和を発生させることなく、アーマチャの重量を減少させることが可能となる。この結果、アーマチャがコア部に引き寄せられた際に生じる打音を小さくし、電磁駆動弁の静粛性を向上させることができる。
【００１０】
また好ましくは、電磁石は、コア部に巻回されるコイルをさらに含む。コア部とアーマチャとを通る磁束流れが、コイルを中心に周回するように形成される場合に、アーマチャは、コイルに対向する位置に第１部位を含み、コイルに対向する位置からずれた位置に第２部位を含む。このように構成された電磁駆動弁によれば、コイルに対向する位置に磁束流れが密となる領域が含まれ、コイルに対向する位置からずれた位置に磁束流れが疎となる領域が含まれる。
【００１１】
この発明の別の局面に従った電磁駆動弁は、電磁力と弾性力との協働により動作する。電磁駆動弁は、バルブを駆動させるアーマチャと、アーマチャに電磁力を作用させる電磁石と、電磁石を支持する支持部材とを備える。電磁石は、アーマチャに対向して配置され、アーマチャを引き寄せるコア部と、コア部を支持部材に固定する座部とを含む。座部は、弾性変形可能な形状を有する。
【００１２】
このように構成された電磁駆動弁によれば、アーマチャがコア部に引き寄せられた時に生じる衝撃を、座部が弾性変形することにより吸収できる。これにより、アーマチャとコア部との打音を小さくし、電磁駆動弁の静粛性を向上させることができる。
【００１３】
また好ましくは、アーマチャは、回転自在に支持された支持部と、バルブに連結された連結部とを含む。アーマチャは、支持部を中心に回動運動することによってバルブを往復運動させる。このように構成された電磁駆動弁によれば、アーマチャを回動運動させることによりバルブを往復運動させる回転駆動式の電磁駆動弁において、上述のいずれかに記載の効果を得ることができる。
【００１４】
また、支持部から距離Ｌだけ離れた位置でアーマチャに作用する電磁トルクＴは、
Ｔ＝（Ｂ２Ｓ／μ０）×Ｌ
Ｂ：上記位置における磁束流れの磁束密度
Ｓ：上記位置の磁路面積
μ０：空気の透磁率
の式で表わされる。好ましくは、コア部の形状は、上記の式から導出される電磁トルクＴが最大値となるように決定される。このように構成された電磁駆動弁によれば、磁気飽和に起因する磁束密度の上げ止まりを考慮して、アーマチャに作用する電磁トルクＴが最大値となるようにコア部の形状を決定する。これにより、十分に大きい駆動力が得られる電磁駆動弁を実現することができる。
【００１５】
また好ましくは、コア部は、アーマチャと対向する吸着面を有する。アーマチャは、吸着面と対向する表面と、表面から連なり、吸着面と対向しない端面とをさらに含む。コア部は、吸着面から突出し、端面との間に隙間を設けて配設された突起部をさらに有する。
【００１６】
このように構成された電磁駆動弁によれば、コア部に引き寄せられたアーマチャがコア部から離脱する際、アーマチャをコア部に引き寄せようとする逆起電力が発生する。これに対して、コア部に突起部を設けることにより、アーマチャがコア部から離脱する際、コア部、アーマチャおよび突起部を通る磁束流れが形成され、逆起電流の発生が抑制される。したがって、端面および突起部の間の隙間の大きさを調整することにより、コア部から離脱するアーマチャの動きを適切に制御することができる。
【００１７】
また好ましくは、電磁駆動弁は、支持部に設けられ、アーマチャに弾性力を作用させるトーションバーをさらに備える。アーマチャは、ばね鋼から形成されている。トーションバーとアーマチャとが一体に形成されている。このように構成された電磁駆動弁によれば、部品点数の削減を通じて、電磁駆動弁の製造コストを抑えることができる。
【００１８】
また好ましくは、コア部は、ばね鋼から形成されている。このように構成された電磁駆動弁によれば、アーマチャがコア部に引き寄せられた時に生じる衝撃を、ばね鋼から形成されたコア部より吸収することができる。これにより、電磁駆動弁の静粛性をより効果的に向上させることができる。
【００１９】
また好ましくは、コア部は、アーマチャと対向し、アーマチャと衝突を繰り返す吸着面を有する。その吸着面には、熱処理が施されている。このように構成された電磁駆動弁によれば、コア部の吸着面を熱処理によって硬化させ、コア部の耐摩耗性を向上させることができる。
【００２０】
また好ましくは、アーマチャは、ばね鋼から形成されている。アーマチャは、コア部と対向し、コア部と衝突を繰り返す表面を含む。その表面には、熱処理が施されている。このように構成された電磁駆動弁によれば、アーマチャの表面を熱処理によって硬化させ、アーマチャの耐摩耗性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、この発明に従えば、静粛性の向上が図られる電磁駆動弁を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における電磁駆動弁を示す断面図である。本実施の形態における電磁駆動弁は、車両に搭載されるガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関の機関バルブ（吸気弁または排気弁）を構成している。本実施の形態では、電磁駆動弁が排気弁を構成している場合について説明を行なうが、吸気弁を構成する場合であっても、電磁駆動弁は、同様の構造を備える。
【００２４】
図１を参照して、電磁駆動弁１０は、電磁力と弾性力との協働によって駆動する回転駆動式の電磁駆動弁である。
【００２５】
電磁駆動弁１０は、一方向に延びるステム１１を含むバルブ１４と、作用された電磁力および弾性力によって中心軸２５を中心に揺動運動するディスク２１と、ディスク２１に電磁力を作用させる電磁石５１ｍおよび５１ｎと、ディスク２１に弾性力を作用させるトーションバー３１とを備える。バルブ１４は、ディスク２１の揺動運動を受けて、ステム１１が延びる方向（矢印１０１に示す方向）に往復運動する。
【００２６】
バルブ１４は、排気ポート１６が形成されたシリンダヘッド１８に搭載されている。排気ポート１６から燃焼室１７に連通する位置には、バルブシート１９が設けられている。バルブ１４は、ステム１１の先端に形成された傘部１２をさらに含む。バルブ１４の往復運動に伴って、傘部１２がバルブシート１９に密着したり、バルブシート１９から離脱することによって、排気ポート１６の開閉が行なわれる。本実施の形態では、ステム１１が上昇することによって、バルブ１４が閉弁位置へと位置決めされ、ステム１１が下降することによって、バルブ１４が開弁位置へと位置決めされる。
【００２７】
電磁駆動弁１０には、ステム１１を軸方向に摺動可能なように案内するバルブガイド４１および４２が設けられている。バルブガイド４１および４２は、ステム１１との高速摺動に耐えられるように、たとえば、ステンレスなどの金属から形成されている。
【００２８】
ステム１１の外周上には、鍔状のロアリテーナ４４によりロアスプリング４３が支持されている。ロアスプリング４３は、コイルばねから形成されている。ロアスプリング４３は、ステム１１を上昇させる方向の弾性力をバルブ１４に作用させている。
【００２９】
図２は、図１中の電磁石を示す斜視図である。図１および図２を参照して、シリンダヘッド１８の頂面上には、支持台４８が固定されている。支持台４８には、電磁石５１ｍおよび５１ｎが支持されている。電磁石５１ｍおよび電磁石５１ｎは、ディスク２１の上下にそれぞれ配置されている。
【００３０】
電磁石５１ｍは、コイル５３およびコア部５２を含む。コア部５２は、中心軸２５に直交する平面で切断された場合に、略Ｅ字状の断面形状を有する。コア部５２は、基部５２ｇと、互いに間隔を隔てて設けられ、基部５２ｇからディスク２１に向けて延伸する第１延伸部５２ｋ、第２延伸部５２ｈおよび第３延伸部５２ｊとを有する。第１延伸部５２ｋと中心軸２５との間の距離は、第３延伸部５２ｊと中心軸２５との間の距離よりも大きい。第２延伸部５２ｈと中心軸２５との間の距離は、第１延伸部５２ｋと中心軸２５との間の距離よりも小さく、第３延伸部５２ｊと中心軸２５との間の距離よりも大きい。コイル５３は、第２延伸部５２ｈに巻回されている。中心軸２５に沿った方向のコア部５２の長さ、つまりコア部５２の奥行きは、一定である。電磁石５１ｎは、電磁石５１ｍと同様の形状を有する。
【００３１】
電磁石５１ｍのコア部５２は、ディスク２１に対向する吸着面５２ｍを有する。電磁石５１ｎのコア部５２は、ディスク２１に対向する吸着面５２ｎを有する。吸着面５２ｍと吸着面５２ｎとの間には、ディスク２１が揺動する空間が形成されている。
【００３２】
コア部５２は、磁性材料から形成されており、本実施の形態では、積層された複数の電磁鋼板から形成されている。コア部５２は、電磁鋼板以外の磁性材料、たとえば磁性粉末の圧粉体から形成されても良い。電磁石５１ｍのコイル５３と、電磁石５１ｎのコイル５３とは、連続する単一のコイル線から形成されても良いし、別々のコイル線から形成されても良い。
【００３３】
図３は、図１中のディスクを示す斜視図である。図１および図３を参照して、支持台４８には、さらにディスク２１が支持されている。ディスク２１は、磁性材料から形成されている。ディスク２１は、支持部２３と連結部２２とを含む。支持部２３には、中心軸２５が規定されている。ディスク２１は、支持部２３から連結部２２に向けてステム１１に交差する方向に延びている。
【００３４】
ディスク２１は、吸着面５２ｍに対向する表面２１ａと、吸着面５２ｎに対向する表面２１ｂとを含む。表面２１ａおよび２１ｂは、支持部２３と連結部２２との間に形成されている。
【００３５】
支持部２３には、貫通孔２４が形成されている。貫通孔２４には、トーションバー３１が圧入されている。トーションバー３１は、中心軸２５に沿って延びている。支持部２３は、トーションバー３１を介して支持台４８に回転自在に支持されている。連結部２２には、傘部１２が形成された先端とは反対側のステム１１の先端１１ｃが連結されている。
【００３６】
トーションバー３１は、中心軸２５を中心に反時計周りに回転させる方向の弾性力をディスク２１に作用させている。つまり、トーションバー３１は、ディスク２１を介してステム１１を下降させる方向の弾性力をバルブ１４に作用させている。電磁力がディスク２１に作用していない状態で、ディスク２１は、ロアスプリング４３およびトーションバー３１の弾性力によって、開弁側の揺動端と閉弁側の揺動端との中間位置に位置決めされる。
【００３７】
電磁石５１ｍのコイル５３に電流が供給されると、電磁石５１ｍのコア部５２とディスク２１とを通る磁束流れが形成される。これにより、電磁石５１ｍは、ディスク２１を吸着面５２ｍに引き寄せる電磁力を発生させる。また、電磁石５１ｎのコイル５３に電流が供給されると、電磁石５１ｎのコア部５２とディスク２１とを通る磁束流れが形成される。これにより、電磁石５１ｎは、ディスク２１を吸着面５２ｎに引き寄せる電磁力を発生させる。
【００３８】
このような構成により、電磁石５１ｍおよび５１ｎで発生する電磁力と、ロアスプリング４３およびトーションバー３１の弾性力とによって、ディスク２１を中心軸２５を中心に揺動させ、バルブ１４を往復運動させる。ディスク２１が吸着面５２ｍに引き寄せられると、ステム１１が上昇し、バルブ１４が閉弁位置へと位置決めされる。ディスク２１が吸着面５２ｎに引き寄せられると、ステム１１が下降し、バルブ１４が開弁位置へと位置決めされる。
【００３９】
図４は、図１中のディスクおよびコア部に形成される磁束流れを示す断面図である。図中には、電磁石５１ｍに引き寄せられるディスク２１が示されている。なお、以下では、代表的に電磁石５１ｍについてのみ説明を行なうが、電磁石５１ｎについても同様である。
【００４０】
図３および図４を参照して、ディスク２１が電磁石５１ｍに引き寄せられる時、コイル５３に電流が供給されることによって、コア部５２およびディスク２１の間に磁束流れが形成される。磁束は、基部５２ｇ、第２延伸部５２ｈ、ディスク２１および第１延伸部５２ｋにより構成される環状経路を流れながら、コイル５３の周りを周回する。磁束は、基部５２ｇ、第２延伸部５２ｈ、ディスク２１および第３延伸部５２ｊにより構成される環状経路を流れながら、コイル５３の周りを周回する。
【００４１】
ディスク２１は、第１部位２６と、第２部位２７および２８とを含む。第１部位２６と、第２部位２７および２８とは、互いに中心軸２５から異なる距離だけ離れた位置に設けられている。ディスク２１は、コイル５３に対向する位置に第１部位２６を含み、コイル５３に対向する位置からずれた位置に第２部位２７および２８を含む。ディスク２１は、第１延伸部５２ｋに対向する位置に第２部位２８を含み、第２延伸部５２ｈに対向する位置に第２部位２７を含む。
【００４２】
中心軸２５と第２部位２８との間の距離は、中心軸２５と第２部位２７との間の距離よりも大きい。中心軸２５と第１部位２６との間の距離は、中心軸２５と第２部位２８との間の距離よりも小さく、中心軸２５と第２部位２７との間の距離よりも大きい。第２部位２８は、連結部２２に隣接して設けられている。第１部位２６の両側に、第２部位２７と第２部位２８とが設けられている。
【００４３】
ディスク２１には、第２部位２７および２８における磁路面積Ｓ２およびＳ３が、第１部位２６における磁路面積Ｓ１よりも小さくなるように、切り欠きが形成されている。磁路面積Ｓ１〜Ｓ３は、支持部２３から連結部２２に向かう方向に直交する平面で切断した場合のディスク２１の断面積である。表面２１ａと表面２１ｂとの間の長さをディスク２１の厚みＴと呼ぶ場合に、ディスク２１には、第２部位２７および２８における厚みが、第１部位２６における厚みよりも小さくなるように、切り欠きが形成されている。
【００４４】
切り欠きが形成されることにより、表面２１ａおよび２１ｂは、それぞれ、同一平面上に延在しない。表面２１ａおよび２１ｂは、それぞれ、支持部２３から連結部２２に向けて屈曲しながら延在する。表面２１ａおよび２１ｂは、それぞれ、支持部２３から連結部２２に向けて湾曲しながら延在しても良い。
【００４５】
図５は、切り欠きが形成されていない場合のディスクの形状を示す断面図である。図５を参照して、図４中のディスク２１に切り欠きが形成されていない形状を有するディスク２１ｙを想定した場合に、表面２１ａおよび２１ｂは、それぞれ同一平面上に延在する。ディスク２１の厚みＴは、支持部２３から連結部２２に向けて単調に減少する。切り欠きが形成されていない場合、第１部位２６における磁路面積は、Ｓ１である。第２部位２７における磁路面積Ｓ４は、第１部位２６における磁路面積Ｓ１よりも大きい。第１部位２６における磁路面積Ｓ１は、第２部位２８における磁路面積Ｓ５よりも大きい。
【００４６】
このような形状を有するディスク２１ｙに磁束流れが形成された場合、その磁束流れは、第１部位２６において相対的に大きい磁束密度を有し、第２部位２７および２８において相対的に小さい磁束密度を有する。本実施の形態では、第２部位２７および２８における磁路面積Ｓ４およびＳ５を減少させるようにディスク２１ｙに切り欠きが形成され、図４中のディスク２１が得られる。これにより、ディスク２１の内部で磁気飽和を発生させることなく、ディスク２１の重量を低減させることができる。
【００４７】
この発明の実施の形態１における電磁駆動弁１０は、バルブ１４を駆動させるアーマチャとしてのディスク２１と、電磁石５１ｍおよび５１ｎとを備える。ディスク２１は、第１部位２６と第２部位２７および２８とを含む。電磁石５１ｍおよび５１ｎは、ディスク２１に対向して配置され、ディスク２１を引き寄せるコア部５２を含む。電磁石５１ｍおよび５１ｎは、コア部５２とディスク２１とを通る磁束流れを形成し、ディスク２１に電磁力を作用させる。ディスク２１には、第２部位２７および２８における磁路面積Ｓ２およびＳ３が第１部位２６における磁路面積Ｓ１よりも小さくなるように切り欠きが形成されている。切り欠きが形成されないディスク２１ｙを想定した場合に、ディスク２１ｙに形成される磁束流れは、第１部位２６で相対的に大きい磁束密度を有し、第２部位２７および２８で相対的に小さい磁束密度を有する。
【００４８】
ディスク２１は、コア部５２と対向し、コア部５２と衝突を繰り返す表面２１ａおよび２１ｂを含む。切り欠きが形成されないディスク２１ｙでは、表面２１ａおよび２１ｂがそれぞれ同一平面上で延在する。切り欠きが形成されたディスク２１では、表面２１ａおよび２１ｂがそれぞれ同一平面上に延在しない。
【００４９】
このように構成された、この発明の実施の形態１における電磁駆動弁１０によれば、ディスク２１の重量を低減させることにより、ディスク２１とコア部５２との打音を小さく抑えることができる。これにより、電磁駆動弁１０の静粛性を向上させることができる。また、消費電力および遷移時間の低減を図るとともに、耐久性の向上を図ることができる。特に本実施の形態では、ディスク２１の回転中心である中心軸２５から遠い位置に第２部位２７および２８が設定されているため、これらの効果をより有効に得ることができる。
【００５０】
（実施の形態２）
この発明の実施の形態２における電磁駆動弁は、実施の形態１における電磁駆動弁と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００５１】
図６は、コア部の磁路幅と、磁束密度および電磁トルクとの関係を示すグラフである。図４および図６を参照して、中心軸２５から距離Ｌだけ離れた位置でディスク２１に作用する電磁トルクをＴ、その位置の磁束密度をＢ、磁路面積をＳ、空気の透磁率をμ０とした場合、電磁トルクＴは、
Ｔ＝（Ｂ２Ｓ／μ０）×Ｌ
の式で表わされる。
【００５２】
コア部５２の奥行きを一定とすると、磁路面積Ｓとコア部５２の磁路幅Ｄとは、比例関係を有する。この場合、より大きい電磁トルクをディスク２１に作用させるためには、磁束密度Ｂおよび磁路幅Ｄを大きくする必要がある。磁路幅Ｄを減少させていくと磁束密度Ｂが増大していくが、磁気飽和に近づくと、磁束密度Ｂの増大の割合は減少していく。このため、上式から電磁トルクＴが最大となる磁路幅Ｄｂが得られる。本実施の形態では、上式から算出された磁路幅Ｄｂが、中心軸２５から距離Ｌだけ離れた位置のコア部５２の幅寸法とされている。
【００５３】
このように構成された、この発明の実施の形態２における電磁駆動弁によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。加えて、コア部５２の磁路幅、磁路位置を最適値に設定することで、ディスク２１により大きい電磁力を作用させることができる。また延いては、電磁石５１ｍおよび５１ｎで消費される電力を低減することができる。
【００５４】
（実施の形態３）
図７および図８は、この発明の実施の形態３における電磁駆動弁を示す断面図である。図７中には、吸着面５２ｍに引き寄せられたディスク２１が示されている。図８中には、吸着面５２ｍから離脱しようとするディスク２１が示されている。本実施の形態における電磁駆動弁は、実施の形態１における電磁駆動弁１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００５５】
図７を参照して、ディスク２１は、端面２１ｃをさらに含む。端面２１ｃは、吸着面５２ｍおよび５２ｎに向い合わない。端面２１ｃは、表面２１ａから連なる。端面２１ｃは、表面２１ａと表面２１ｂとの間で延在する。端面２１ｃは、支持部２３から連結部２２に向けて延びるディスク２１の先端側に設けられている。
【００５６】
本実施の形態では、コア部５２が、突起部５６をさらに含む。突起部５６は、吸着面５２ｍから突出するように設けられている。突起部５６は、端面２１ｃと隙間を設けて配設されている。突起部５６は、第１延伸部５２ｋに隣接して設けられている。
【００５７】
図９は、比較のため、コア部に突起部が設けられていない場合にディスクおよびコア部に形成される磁束流れを示す断面図である。図９中には、吸着面５２ｍから離脱しようとするディスク２１が示されている。
【００５８】
図９を参照して、ディスク２１が吸着面５２ｍから離脱しようとする時、ディスク２１およびコア部５２の内部には、逆起電流が流れる。この逆起電流により、ディスク２１を吸着面５２ｍに引き寄せる逆起電力が発生し、吸着面５２ｍから離脱しようとするディスク２１の動きが妨げられる。
【００５９】
図８を参照して、本実施の形態では、コア部５２に突起部５６を設けることにより、ディスク２１が吸着面５２ｍから離脱しようとする時に、コイル５３の周りに、基部５２ｇ、第２延伸部５２ｈ、ディスク２１、突起部５６および第１延伸部５２ｋにより構成される環状の磁気回路が形成される。これにより、逆起電流の発生が抑制される。
【００６０】
図１０は、端面および突起部間の隙間の大きさと、電磁力および逆起電流との関係を示すグラフである。図１０を参照して、端面２１ｃと突起部５６との間の隙間の大きさＸが小さいほど、上述の逆起電流の発生は抑制される。一方、図７中に示すディスク２１が吸着面５２ｍに引き寄せられた状態で、隙間の大きさＸが小さいと、ディスク２１から突起部５６に向けて漏洩する磁束流れに起因して、ディスク２１を吸着面５２ｍに引き寄せる電磁力Ｆが低減する。これらの点を考慮して、隙間の大きさが決定される。
【００６１】
このように構成された、この発明の実施の形態３における電磁駆動弁によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。加えて、逆起電流が許容される範囲で隙間の大きさを設定し、ディスク２１の揺動初期における制御性を向上させることができる。
【００６２】
（実施の形態４）
図１１は、この発明の実施の形態４における電磁駆動弁を示す断面図である。図１１中には、図１中のＸＩ−ＸＩ線上に沿った位置に相当するディスク２１の断面形状が示されている。図１２は、図１１中の２点鎖線ＸＩＩで囲まれた位置のディスクを示す斜視図である。本実施の形態における電磁駆動弁は、実施の形態１に記載の電磁駆動弁と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００６３】
図１１および図１２を参照して、本実施の形態では、ディスク２１がばね鋼から形成されている。ディスク２１およびトーションバー３１は、一体に形成されている。
【００６４】
支持台４８には、回転止めブロック３７が取り付けられている。支持部２３は、円筒形状を有する。支持部２３は、ベアリング３６を介して、支持台４８に回転自在に支持されている。トーションバー３１は、支持部２３に連なる回転端３１ｐと、回転止めブロック３７に固定された固定端３１ｑとを含む。
【００６５】
このように構成された、この発明の実施の形態４における電磁駆動弁によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、トーションバー３１をディスク２１に一体に形成することによって、部品コストを削減することができる。また、トーションバー３１をディスク２１に接合する工程が不要となるため、組み立てコストを削減することができる。
【００６６】
（実施の形態５）
図１３は、この発明の実施の形態５における電磁駆動弁を示す断面図である。本実施の形態における電磁駆動弁は、実施の形態１における電磁駆動弁１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００６７】
図１３を参照して、本実施の形態では、コア部５２が、ばね鋼から形成されている。
このように構成された、この発明の実施の形態５における電磁駆動弁によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。加えて、ディスク２１がコア部５２に衝突する際の衝撃を、コア部５２の全体で吸収することができる。これにより、電磁駆動弁１０の静粛性をさらに向上させることができる。
【００６８】
ばね鋼から形成されたコア部５２の吸着面５２ｍおよび５２ｎに、焼き入れ等の熱処理が施されても良い。また、ディスク２１が、ばね鋼から形成されても良い。ばね鋼から形成されたディスク２１の表面２１ａおよび２１ｂに、焼き入れ等の熱処理が施されても良い。これらの場合、吸着面５２ｍおよび５２ｎもしくは表面２１ａおよび２１ｂを硬化させ、コア部５２もしくはディスク２１の耐磨耗性および耐久性を向上させることができる。
【００６９】
（実施の形態６）
図１４は、この発明の実施の形態６における電磁駆動弁を示す断面図である。以下、実施の形態１における電磁駆動弁１０と比較して重複する構造については、説明を繰り替えさない。
【００７０】
図１４を参照して、本実施の形態では、電磁石５１ｍが、座部５４を含む。座部５４は、コア部５２に一体に設けられている。座部５４は、コア部５２とは別に設けられ、コア部５２に取り付けられても良い。座部５４は、ボルト５５により支持台４８に固定されている。座部５４は、コア部５２と支持台４８との間に隙間６０を設けるように形成されている。座部５４には、焼き鈍し等の熱処理が施されている。このような構成により、座部５４は、ディスク２１がコア部５２に衝突した際に、隙間６０の大きさを減少させるように弾性変形する。
【００７１】
この発明の実施の形態６における電磁駆動弁は、バルブ１４を駆動させるアーマチャとしてのディスク２１と、ディスク２１に電磁力を作用させる電磁石５１ｍおよび５１ｎと、電磁石５１ｍおよび５１ｎを支持する支持部材としての支持台４８とを備える。電磁石５１ｍおよび５１ｎは、ディスク２１に対向して配置され、ディスク２１を引き寄せるコア部５２と、コア部５２を支持台４８に固定する座部５４とを含む。座部５４は、弾性変形可能な形状を有する。
【００７２】
このように構成された、この発明の実施の形態６における電磁駆動弁によれば、座部５４が弾性変形することにより、ディスク２１が吸着面５２ｍに衝突した際の衝撃を吸収することができる。これにより、電磁駆動弁１０の静粛性を向上させることができる。
【００７３】
なお、本実施の形態における電磁駆動弁では、ディスク２１に実施の形態１において説明した切り欠きが形成されなくても良い。また、本実施の形態における電磁駆動弁に、実施の形態２から５で説明した電磁駆動弁の構造を適用しても良い。また、実施の形態１から６における電磁駆動弁の構造は、回転駆動式の電磁駆動弁に限定されず、電磁力により得られた直線運動によってバルブを駆動する並進駆動式の電磁駆動弁に適宜、適用される。
【００７４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】この発明の実施の形態１における電磁駆動弁を示す断面図である。
【図２】図１中の電磁石を示す斜視図である。
【図３】図１中のディスクを示す斜視図である。
【図４】図１中のディスクおよびコア部に形成される磁束流れを示す断面図である。
【図５】切り欠きが形成されていない場合のディスクの形状を示す断面図である。
【図６】コア部の磁路幅と、磁束密度および電磁トルクとの関係を示すグラフである。
【図７】この発明の実施の形態３における電磁駆動弁を示す断面図であり、吸着面に引き寄せられたディスクを示す図である。
【図８】この発明の実施の形態３における電磁駆動弁を示す断面図であり、吸着面から離脱しようとするディスクを示す図である。
【図９】比較のため、コア部に突起部が設けられていない場合にディスクおよびコア部に形成される磁束流れを示す断面図である。
【図１０】端面および突起部間の隙間の大きさと、電磁力および逆起電流との関係を示すグラフである。
【図１１】この発明の実施の形態４における電磁駆動弁を示す断面図である。
【図１２】図１１中の２点鎖線ＸＩＩで囲まれた位置のディスクを示す斜視図である。
【図１３】この発明の実施の形態５における電磁駆動弁を示す断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態６における電磁駆動弁を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０  電磁駆動弁、１４  バルブ、２１，２１ｙ  ディスク、２１ａ，２１ｂ  表面、２１ｃ  端面、２２  連結部、２３  支持部、２６  第１部位、２７，２８  第２部位、３１  トーションバー、４８  支持台、５１ｍ，５１ｎ  電磁石、５２  コア部、５２ｍ，５２ｎ  吸着面、５３  コイル、５４  座部、５６  突起部。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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