(57)【要約】【課題】軽量化を図りながら、磁束の通過面積を十分に確保でき、それにより、磁気抵抗を減少させ、所要の動作特性を得ることができる電磁アクチュエータのアーマチュアを提供する。【解決手段】この電磁アクチュエータ１のアーマチュア１２の積層体１５は、軟磁性体で構成され且つ所定の位置に孔１５ｅを有する複数の板１５ａを、所定方向と直交する方向に積層することによって形成されている。また、これらの板には、孔１５ｅが形成されており、これらの板が積層された状態で、これらの孔１５ｅが連続することによってロッド挿入孔１５ｆが形成され、このロッド挿入孔１５ｆに非磁性体で構成された固定ロッド１６が挿入されており、固定ロッド１６によって複数の板が互いに固定されている。さらに、積層体１５のロッド挿入孔１５ｆの付近以外の部位に肉盗み１５ｄ，１５ｇが形成されている。【選択図】図３
2009267078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁石に所定方向に対向し、作動した当該電磁石に吸引されることにより被駆動体を駆動する電磁アクチュエータのアーマチュアであって、
軟磁性体で構成され且つ所定の位置に孔を有する複数の板を、前記所定方向と直交する方向に積層することによって形成され、前記孔が連続することによって形成されたロッド挿入孔を有する積層体と、
非磁性体で構成され、前記ロッド挿入孔に挿入されるとともに、前記複数の板を互いに固定する固定ロッドと、を備え、
前記積層体の前記ロッド挿入孔の付近以外の部位に肉盗みが形成されていることを特徴とする電磁アクチュエータのアーマチュア。
【請求項２】
前記肉盗みは、前記固定ロッドの断面の中心を通り、前記所定方向に延びる中心線が通らない部位に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電磁アクチュエータのアーマチュア。
【請求項３】
前記肉盗みは、前記積層体の前記電磁石に対向する面およびそれと反対側の面の少なくとも一方に形成された凹部であることを特徴とする、請求項１または２に記載の電磁アクチュエータのアーマチュア。
【請求項４】
前記ロッド挿入孔は、複数のロッド挿入孔で構成され、
前記固定ロッドは、前記複数のロッド挿入孔にそれぞれ挿入された複数の固定ロッドで構成されており、
前記凹部は、前記複数の固定ロッドの間に形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の電磁アクチュエータのアーマチュア。
【請求項５】
前記肉盗みは、前記積層方向に延びる中空部であることを特徴とする、請求項１または２に記載の電磁アクチュエータのアーマチュア。
【請求項６】
前記中空部は、前記所定方向および前記積層方向に直交する方向に互いに間隔を存して配置された複数の中空部で構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の電磁アクチュエータのアーマチュア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁石に吸引されることによって被駆動体を駆動する電磁アクチュエータのアーマチュアに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の電磁アクチュエータのアーマチュアとして、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この電磁アクチュエータは、上下方向に間隔を存して配置された２つの電磁石と、これらの電磁石の間に配置されたアーマチュアを備えており、このアーマチュアは内燃機関のガス交換弁に一体に連結されている。電磁石が作動すると、アーマチュアが電磁石に吸引され、上下方向に往復動することによって、ガス交換弁が駆動される。アーマチュアは、薄板積層体と、この薄板積層体の上面および下面に設けられた覆い板などで構成されている。薄板積層体は、軟磁性体で構成された複数の矩形状の薄板を、上下方向と直交する方向に積層することによって形成されている。また、これらの薄板には孔が形成されており、薄板が積層された状態で連続する孔に通されたボルトなどによって、薄板が互いに固定されている。また、覆い板は、薄板積層体に溶接によって固定されている。
【０００３】
以上のように、この従来のアーマチュアでは、矩形状の薄板に孔が形成されているので、その付近では、孔の分だけ薄板積層体の実質的な厚さが減少し、十分な磁路面積を確保しにくくなる。その場合には、孔の付近で磁気抵抗が大きくなることによって、磁気回路における磁力が弱くなり、アーマチュアの吸引力が低下する。このような不具合は、薄板の上下方向の長さを大きくし、薄板積層体を全体的に厚くすることによって回避することが可能である。しかし、その場合には、薄板の重量が増加し、アーマチュア全体の重量も増加するので、その応答性が低下する。また、従来のアーマチュアでは、薄板積層体に覆い板が固定されているので、両者の境界付近に磁気抵抗が生じることによって、アーマチュアの吸引力がやはり低下する。さらに、覆い板が薄板積層体に溶接されるので、その際の熱による影響で薄板の磁気特性が変化することがあり、それにより、アーマチュアの所要の動作特性が得られなくなる。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、軽量化を図りながら、磁束の通過面積を十分に確保でき、それにより、磁気抵抗を減少させ、所要の動作特性を得ることができる電磁アクチュエータのアーマチュアを提供することを目的とする。
【０００５】
【特許文献１】特表２００２−５３６８２６号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、電磁石１１，４２，６２に所定方向に対向し、作動した電磁石１１，４２，６２に吸引されることにより被駆動体（実施形態における（以下、本項において同じ）機関弁８）を駆動する電磁アクチュエータ１，４１，６１のアーマチュア１２，４３，６３であって、軟磁性体で構成され且つ所定の位置に孔１５ｅ，４６ｅを有する複数の板（磁性板１５ａ，４６ａ，６４ａ）を、所定方向と直交する方向に積層することによって形成され、孔１５ｅ，４６ｅが連続することによって形成されたロッド挿入孔１５ｆ，４６ｆ，６４ｅを有する積層体１５，４６，６４と、非磁性体で構成され、ロッド挿入孔１５ｆ，４６ｆ，６４ｅに挿入されるとともに、複数の板を互いに固定する固定ロッド１６と、を備え、積層体１５，４６，６４のロッド挿入孔１５ｆ，４６ｆ，６４ｅの付近以外の部位に肉盗み（凹部１５ｄ，４６ｄ、面取り部１５ｇ，４６ｇ、中空部６４ｂ）が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この電磁アクチュエータによれば、電磁石が作動すると、アーマチュアが電磁石に吸引されることによって、被駆動体が駆動される。アーマチュアの積層体は、軟磁性体で構成された複数の板を電磁石に対向する所定方向と直交する方向に積層することによって形成されている。具体的には、これらの複数の板の各々には、所定の位置に孔が形成されており、これらの板が積層された状態で、これらの孔が連続することによって、積層体に１つのロッド挿入孔が形成される。また、このロッド挿入孔には、非磁性体で構成された固定ロッドが挿入されており、固定ロッドによって複数の板が互いに固定され、積層体が形成されている。このように、積層体を軟磁性体から成る複数の板で構成することによって、アーマチュアと電磁石で形成された磁気回路に発生する渦電流損を小さくすることができる。
【０００８】
また、積層体のロッド挿入孔の付近以外の部位に肉盗みが形成されているので、この肉盗みによって複数の板、ひいてはアーマチュア全体の軽量化を図ることができる。また、積層体のロッド挿入孔の付近では、肉盗みが形成されていないので、その分、積層体の実質的な厚さを大きくし、磁束の通過面積、すなわち磁路面積を十分に確保できる結果、磁気抵抗を減少させることができる。これにより、アーマチュアの所要の動作特性を得ることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電磁アクチュエータ１，４１のアーマチュア１２，４３において、肉盗みは、固定ロッド１６の断面の中心を通り、所定方向に延びる中心線が通らない部位に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、アーマチュアが電磁石に対向する所定方向において、少なくとも固定ロッドの中心線上に肉盗みが存在しないので、ロッド挿入孔付近における磁路面積を十分に確保できる結果、電磁石へのアーマチュアの吸引力を十分に確保することができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の電磁アクチュエータ１，４１のアーマチュア１２，４３において、肉盗みは、積層体１５，４６の電磁石１１，４２に対向する面およびそれと反対側の面の少なくとも一方に形成された凹部１５ｄ，４６ｄであることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、積層体に形成された凹部によって、アーマチュアを軽量化することができるとともに、アーマチュアの外寸法を小さくすることができる。また、電磁石に対向する面とその反対側の面の両方に凹部を形成した場合には、アーマチュアをより軽量化できるとともに、アーマチュアの動きのバランスが保たれやすいことで、安定した挙動を確保することができる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の電磁アクチュエータ１，４１のアーマチュア１２，４３において、ロッド挿入孔１５ｆ，４６ｆは、複数のロッド挿入孔１５ｆ，４６ｆで構成され、固定ロッド１６は、複数のロッド挿入孔１５ｆ，４６ｆにそれぞれ挿入された複数の固定ロッド１６で構成されており、凹部１５ｄ，４６ｄは、複数の固定ロッド１６の間に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、複数のロッド挿入孔にそれぞれ挿入された複数の固定ロッドで複数の板が互いに固定されることによって、積層体が形成されており、凹部は、これらの複数の固定ロッドの間に形成されている。このように、ロッド挿入孔が形成されていない部位を利用して凹部をするので、固定ロッド間における磁路面積を確保しながら、積層体の軽量化を図ることができる。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項１または２に記載の電磁アクチュエータ６１のアーマチュア６３において、肉盗みは、積層方向に延びる中空部６４ｂであることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、中空部によってアーマチュアを軽量化することができる。また、アーマチュアの外寸法が変わらないので、既存のアーマチュアに代えて、そのまま用いることも可能である。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の電磁アクチュエータ６１のアーマチュア６３において、中空部６４ｂは、所定方向および積層方向に直交する方向に互いに間隔を存して配置された複数の中空部で構成されていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、複数の中空部は、所定方向および積層方向に直交する方向に互いに間隔を存して配置されている。このため、中空部間の壁部を磁束が通過する磁路として利用することで、磁気抵抗を低減できるとともに、この壁部によって、中空部を形成したことによる剛性の低下を抑制することで、アーマチュアの剛性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータ１を、これを適用した内燃機関３とともに概略的に示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、４つの気筒３ａ（１つのみ図示）を有する４気筒のガソリンエンジンであり、車両（図示せず）に搭載されている。
【００２０】
エンジン３のピストン３ｂとシリンダヘッド３ｃの間には、燃焼室３ｄが形成されている。また、シリンダヘッド３ｃには、吸気管４および排気管５が燃焼室３ｄに臨むように接続されており、それらの吸気ポート４ａおよび排気ポート５ａには、吸気弁６および排気弁７がそれぞれ設けられている。
【００２１】
吸気弁６は、燃焼室３ｄを閉鎖する上方の閉弁位置（図１に示す位置）と、燃焼室３ｄに突出し、燃焼室３ｄを開放する下方の開弁位置（図２の１点鎖線位置）との間で、移動自在に設けられている。同様に、排気弁７は、上方の閉弁位置と下方の開弁位置との間で、移動自在に設けられている。これらの吸気弁６および排気弁７は、電磁アクチュエータ１によって駆動される。なお、吸気弁６と排気弁７の構成は互いに同じであるため、以下の説明では、吸気弁６および排気弁７を総称して「機関弁８」という。
【００２２】
以下、図２および図３を参照しながら、図３の矢印Ｂ−Ｂ’のＢ側を「前」、Ｂ’側を「後」とし、矢印Ｃ−Ｃ’のＣ側を「左」、Ｃ’側を「右」として、電磁アクチュエータ１の構成を説明する。
【００２３】
電磁アクチュエータ１は、その前半部および後半部が互いに対称に構成されており、これらの前半部および後半部によって、前後の機関弁８，８（１つのみ図示）がそれぞれ駆動される。このため、図２では、電磁アクチュエータ１の前半部の矢印Ｂ−Ｂ’方向に沿う縦断面を示すとともに、理解の容易化のために断面部分のハッチングが省略されている。
【００２４】
電磁アクチュエータ１は、閉側電磁石１１Ｃと、閉側電磁石１１Ｃの下側に所定の間隔を存して設けられた開側電磁石１１Ｏと、これらの電磁石１１Ｃ，１１Ｏの間に配置され、上下方向に摺動自在の前後一対のアーマチュア１２，１２と、これらのアーマチュア１２，１２を下方に常時、付勢する前後一対の上コイルばね１３，１３（１つのみ図示）と、アーマチュア１２，１２を上方に常時、付勢する前後一対の下コイルばね１４，１４（１つのみ図示）とを備えている。なお、以下の説明では、閉側電磁石１１Ｃおよび開側電磁石１１Ｏを適宜、総称して「電磁石１１」という。
【００２５】
上コイルばね１３は、シリンダヘッド３ｃに取り付けられたケーシング９の上壁と、後述するシャフト１８のばね座１８ａとの間に設けられている。一方、下コイルばね１４は、ケーシング９の下壁と、機関弁８の上部に一体に形成されたばね座８ａとの間に設けられている。これらの上コイルばね１３および下コイルばね１４の付勢力がいずれも値０のときには、アーマチュア１２は、閉側電磁石１１Ｃと開側電磁石１１Ｏの間の所定の中立位置（図２参照）に位置する。
【００２６】
アーマチュア１２は、複数の磁性板１５ａおよびホルダ１７から形成された積層体１５と、これらの磁性板１５ａおよびホルダ１７を互いに固定するための固定ロッド１６などで構成されている。各磁性板１５ａは、軟磁性体（例えば鋼）で構成されており、前後方向に延びる矩形の基部１５ｂと、基部１５ｂと一体に形成された前後の取付部１５ｃ，１５ｃで構成されており、全体として、基部１５ｂを中心として前後および上下対称に形成されている。基部１５ｂの上面および下面には、凹部１５ｄ，１５ｄが形成されている。また、取付部１５ｃの縁部には面取りが施されており、それにより、取付部１５ｃはほぼ正八角形の形状を有するとともに、取付部１５ｃの中央には円形の孔１５ｅが形成されている。さらに、磁性板１５ａの全面には、例えばエポキシ樹脂の絶縁被膜が形成されており、それにより、隣り合う各２つの磁性板１５ａ，１５ａの間が絶縁されている。
【００２７】
ホルダ１７は、非磁性体（例えばオーステナイト系ステンレス鋼）で構成されており、図３に示すように、磁性板１５ａと同じ大きさおよび形状を有するとともに、磁性板１５ａよりも大きな所定の厚さを有している。また、ホルダ１７には、磁性板１５ａの孔１５ｅに対応する位置に、孔１５ｅと同じ径の円形の孔（図示せず）が形成されている。
【００２８】
上記積層体１５は、このホルダ１７の左右両側に、所定数の磁性板１５ａをそれぞれ積層することによって形成されている。具体的には、ホルダ１７を間にして所定数の磁性板１５ａが左右方向に積層された状態で、これらの磁性板１５ａの孔１５ｅとホルダ１７の孔が連続し、１つのロッド挿入孔１５ｆが形成される。そして、これらのロッド挿入孔１５ｆに、固定ロッド１６を挿入し、その両端部を磁性板１５ａの左右の端面にかしめることにより、ホルダ１７および磁性板１５ａが相互に堅固に固定されることによって、積層体１５が形成される。以上により、積層体１５の上面および下面には、肉盗みとしての凹部１５ｄが左右方向に連続して形成されている。この肉盗みは、基部１５ｂの凹部１５ｄと、取付部１５ｃと凹部１５ｄの境界部に形成された面取り部１５ｇから成る。なお、固定ロッド１６は、非磁性体（例えばオーステナイト系ステンレス鋼）で構成された中空状のものである。
【００２９】
さらに、ホルダ１７の中央部には、その上下両側に延びるシャフト１８が一体に設けられている。
【００３０】
シャフト１８は、非磁性体（例えばオーステナイト系ステンレス鋼）で構成された丸棒であり、閉・開側電磁石１１Ｃ，１１Ｏの後述する中コアホルダ２５の孔２５ｄ，２５ｄを通って上下方向に延びている。また、シャフト１８の上端部には、ばね座１８ａが一体に形成されており、このばね座１８ａに上コイルばね１３が当接している。また、シャフト１８は、下端において機関弁８の上端に当接し、機関弁８のばね座８ａに下コイルばね１４が当接している（図２参照）。
【００３１】
閉・開側電磁石１１Ｃ，１１Ｏは、互いに同じ構成を有するとともに、後述するジョイント２０を間にして上下対称に形成されている。このため、以下では、開側電磁石１１Ｏを例にとって説明を行うものとする。
【００３２】
開側電磁石１１Ｏは、コア２１と、コア２１の前後のコイル溝２１ａ，２１ａに収容された前後一対のコイル２２，２２を備えている（図３参照）。コア２１は、左中右３つのコアホルダ２４，２５，２４、左右の積層体２３，２３および４本のロッド（いずれも図示せず）を一体に組み立てたものである。
【００３３】
左右のコアホルダ２４，２４は、シャフト１８と同様の非磁性体で構成されるとともに、互いに同じ構成を有し、左右対称に形成されている。ここでは、左コアホルダ２４を例にとって説明する。左コアホルダ２４は、前後方向に延びる基部２４ａと、この基部２４ａの前後の端部および中央部から上方に延び、互いに同じ所定の高さを有する３つの押さえ部２４ｂ，２４ｂ，２４ｂとから、Ｅ字状に一体に形成されている。
【００３４】
これら３つの押さえ部２４ｂの右側面（内側面）は基部２４ａとともに互いに面一になっている。一方、左側面（外側面）については、基部２４ａに対し、中央の押さえ部２４ｂは外方に突出し、前後の押さえ部２４ｂ，２４ｂは面一になっている。また、前後の押さえ部２４ｂ，２４ｂの上面には、穴２４ｄ，２４ｄが形成されており、中央の押さえ部２４ｂには、上下方向に貫通する孔２４ｆが形成されている。
【００３５】
また、中コアホルダ２５も、上記左右のコアホルダ２４と同じ材質で構成されている。中コアホルダ２５は、互いに同じ構成を有する２つのホルダ部材２５Ｘ，２５Ｘを前後方向に接合したものであり、前後方向の全体の長さがコアホルダ２４と同じである。各ホルダ部材２５Ｘは、前後方向に延びる基部２５ａと、この基部２５ａの前後の端部および中央部から上方に延びる３つの押さえ部２５ｂ，２５ｂ，２５ｂとから、Ｅ字状に一体に形成されている。中央の押さえ部２５ｂは、上下方向に貫通する孔２５ｄを有するとともに、前後の押さえ部２５ｂ，２５ｂよりも一段、低くなっている。
【００３６】
以上の構成のホルダ部材２５Ｘ，２５Ｘの押さえ部２５ｂ，２５ｂ同士を接合することによって、中コアホルダ２５が構成されている。そして、中コアホルダ２５の中央部で接合している２つの押さえ部２５ｂ，２５ｂは、全体として前記コアホルダ２４の中央の押さえ部２４ｂに対応するように配置されている。また、中コアホルダ２５の前後の押さえ部２５ｂ，２５ｂは、コアホルダ２４の前後の押さえ部２４ｂ，２４ｂに、それぞれ対応するように配置されている。
【００３７】
前記積層体２３はそれぞれ、互いに同じ構成を有する２つの積層体２３Ｘ，２３Ｘを前後方向に接合したものである。各積層体２３Ｘは、左右方向に積層された所定数のコア板２３ａで構成されている。各コア板２３ａは、無方向性ケイ素鋼板をプレス加工することによって、基部２３ｂと、その前後の端部および中央部から上方に延びる延出部２３ｃとから上記ホルダ部材２５Ｘとほぼ同じＥ字状に形成されている。コア板２３ａの全面には、例えばエポキシ樹脂の絶縁被膜が形成されており、それにより、隣り合う各２つのコア板２３ａ，２３ａの間が絶縁されている。
【００３８】
また、左右のコアホルダ２４，２４、中コアホルダ２５および積層体２３のそれぞれの基部２４ａ，２５ａ，２３ｂには、前後方向の４つの位置に、左右方向に貫通する貫通孔（いずれも図示せず）が形成されている。これらの貫通孔は、左中右ホルダ２４，２５，２４および積層体２３が積層された状態で互いに連続し、それにより、１つのロッド挿入孔が形成される。そして、これらのロッド挿入孔に、前述したロッドを挿入し、その両端部を基部２４ａの外側端面にかしめることにより、左中右コアホルダ２４，２５，２４と積層体２３が相互に堅固に固定されることで、コア２１が形成される。
【００３９】
また、コアホルダ２４の押さえ部２４ｂ、中コアホルダ２５の押さえ部２５ｂおよびコア板２３ａの延出部２３ｃの間に、左右方向に連続する前述した前後２つのコイル溝２１ａ，２１ａが画成され、これらのコイル溝２１ａ，２１ａにコイル２２，２２がそれぞれ収容されている。コイル２２は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２からの駆動信号により、電磁石１１が励磁状態または非励磁状態に制御される。
【００４０】
開側電磁石１１Ｏは、以上のように構成されており、閉側電磁石１１Ｃもこれと同様に構成されている。また、開側電磁石１１Ｏの上端部は、アーマチュア１２の積層体１５の下半部と相補的な形状を有し、閉側電磁石１１Ｃの下端部は、積層体１５の上半部と相補的な形状を有している（図２参照）。さらに、図３に示すように、閉・開側電磁石１１Ｃ，１１Ｏは、左右２つのジョイント２０，２０によって連結されている。これらのジョイント２０，２０は、左右対称に形成されている。各ジョイント２０は、非磁性体（例えばオーステナイト系ステンレス鋼）で構成され、コアホルダ２４と同じ前後方向の長さを有し、これとほぼ同じ形状を有している。具体的には、ジョイント２０は、前後方向に延びる基部２０ａと、その中央部から外方に突出する凸部２０ｂとから一体に構成されている。凸部２０ｂには、コアホルダ２４の孔２４ｆに対応する孔２０ｃが上下方向に貫通して形成されている。
【００４１】
また、基部２０ａの前後の端部には、コアホルダ２４の穴２４ｄに対応する孔２０ｄが上下方向に貫通して形成されている。各孔２０ｄには、非磁性体で構成されたピン２７が嵌合し、固定され、上下両側に突出している。ピン２７の上側および下側の突出部はそれぞれ、閉側電磁石１１Ｃおよび開側電磁石１１Ｏの孔２４ｄ，２４ｄに嵌合することによって、上下のコア２１，２１は相互に位置決めされている。
【００４２】
また、この状態で、各コアホルダ２４の孔２４ｆとジョイント２０の孔２０ｃに通したボルト（図示せず）をシリンダヘッド３ｃにねじ込むことによって、閉・開側電磁石１１Ｃ，１１Ｏがシリンダヘッド３ｃに固定されている。
【００４３】
以上のように構成された電磁アクチュエータ１の動作について、図２を参照しながら説明する。まず、閉・開側電磁石１１Ｃ，１１Ｏが非励磁状態にあるときには、アーマチュア１２は、上下のコイルばね１３，１４によって、閉・開側電磁石１１Ｃ，１１Ｏの間の中立位置に保持され、それに伴い、機関弁８も全開位置と全閉位置の途中の中立位置に位置している（図２の実線位置）。
【００４４】
この状態から、ＥＣＵ２からの駆動信号により閉側電磁石１１Ｃが励磁されると、アーマチュア１２は、上下のコイルばね１３，１４の付勢力に抗して閉側電磁石１１Ｃに引き付けられ、吸着することによって、機関弁８が閉弁される（図１参照）。
【００４５】
この状態から閉側電磁石１１Ｃが非励磁状態になると、上下のコイルばね１３，１４の付勢力によって、機関弁８が下方に移動する。そして、アーマチュア１２が中立位置付近まで移動したときに、開側電磁石１１Ｏが励磁されると、アーマチュア１２は、上下のコイルばね１３，１４の付勢力に抗して開側電磁石１１Ｏに引き付けられ、吸着することによって、機関弁８が開弁される（図２の１点鎖線位置）。
【００４６】
そして、開側電磁石１１Ｏが非励磁状態になると、機関弁８が上方に移動し、アーマチュア１２が中立位置付近まで移動したときに、閉側電磁石１１Ｃを励磁する。これにより、機関弁８の次の閉弁動作が行われる。以上の動作が繰り返し実行されることによって、アーマチュア１２は閉・開側電磁石１１Ｃ，１１Ｏの間を上下方向に往復動し、機関弁８を開閉する。
【００４７】
以上のように、本実施形態によれば、アーマチュア１２の積層体１５の前後の取付部１５ｃ，１５ｃにロッド挿入孔１５ｆが形成されるとともに、取付部１５ｃ，１５ｃの間の基部１５ｂに凹部１５ｄが形成されているので、この凹部１５ｄによって複数の磁性板１５ａ、ひいてはアーマチュア１２全体の軽量化を図ることができる。また、取付部１５ｃには凹部１５ｄが形成されていないので、その分、取付部１５ｃにおいて、積層体１５の実質的な厚さを大きくし、磁束の通過面積、すなわち磁路面積を十分に確保できる結果、磁気抵抗を減少させることができる。これにより、アーマチュア１２の所要の動作特性を得ることができる。
【００４８】
また、凹部１５ｄによって、アーマチュア１２の外寸法を小さくすることができるとともに、凹部１５ｄ，１５ｄが、積層体１５の上面および下面に上下対称に形成されているので、アーマチュア１２の動きのバランスが保たれやすいことで、安定した挙動を確保することができる。さらに、取付部１５ｃに面取りが施されているとともに、固定ロッド１６が中空状であるので、それらの分、アーマチュア１２をさらに軽量化することができる。
【００４９】
さらに、アーマチュア１２の積層体１５および電磁石１１の積層体２３を軟磁性体から成る複数の磁性板１５ａおよびコア板２１ａで構成し、それぞれの磁性板１５ａおよびコア板２１ａを絶縁体で被覆するので、アーマチュア１２と電磁石１１で形成された磁気回路に発生する渦電流損を小さくすることができる。
【００５０】
図４および図５は、本発明の第２実施形態による電磁アクチュエータ４１を示している。第１実施形態では、アーマチュア１２が上下方向に往復動するのに対し、この第２実施形態ではアーマチュア４３が揺動する点が大きく異なる。なお、以下では、図５の矢印Ｅ−Ｅ’のＥ側を「前」、Ｅ’側を「後」とし、矢印Ｆ−Ｆ’のＦ側を「左」、Ｆ’側を「右」として説明を行うものとする。また、第１実施形態と同様の構成については、同じ参照番号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００５１】
図４に示すように、電磁アクチュエータ４１は、閉側電磁石４２Ｃおよび開側電磁石４２Ｏと、これらの電磁石４２Ｃ，４２Ｏの間に配置された左右一対のアーマチュア４３，４３（１つのみ図示）と、これらのアーマチュア４３，４３を機関弁８，８（１つのみ図示）の開弁方向に常時、付勢する左右一対の上コイルばね１３，１３（１つのみ図示）と、これらのアーマチュア４３，４３を機関弁８，８の閉弁方向に常時、付勢する左右一対の下コイルばね１４，１４（１つのみ図示）などを備えている。なお、以下の説明では、閉側電磁石４２Ｃおよび開側電磁石４２Ｏを適宜、総称して「電磁石４２」という。
【００５２】
上コイルばね１３は、ケーシング９の上壁と、ロッド４４の下部に一体に形成されたばね座４４ａとの間に設けられている。一方、下コイルばね１４は、ケーシング９の下壁と、機関弁８のばね座８ａとの間に設けられている。これらの上下のコイルばね１３，１４の付勢力がいずれも値０のときには、アーマチュア４３は、閉側電磁石４２Ｃと開側電磁石４３Ｏの間の所定の中立位置（図４参照）に位置し、後述するローラ４８を介して機関弁８の上端に当接している。
【００５３】
アーマチュア４３は、所定数の磁性板４６ａで形成された積層体４６と、左右一対のホルダ４７，４７と、複数の磁性板４６ａおよびホルダ４７を互いに固定するための固定ロッド１６などで構成されている。各磁性板４６ａは、例えば鋼などの軟磁性体で構成されており、前後方向に延びる矩形の基部４６ｂと、基部４６ｂと一体に形成された前後の取付部４６ｃ，４６ｃで構成されており、全体として、基部４６ｂを中心として上下対称に形成されている。基部４６ｂの上面および下面には、凹部４６ｄ，４６ｄが形成されている。また、各取付部４６ｃの中央には円形の孔４６ｅが形成されている。前側の取付部４６ｃの縁部には面取りが施されており、それにより、前取付部４６ｃはほぼ正八角形の形状を有する。これに対して、後側の取付部４６ｃの前部には、前取付部４６ｃと同様の面取りが施されるとともに、後部にはＲが付けられている。また、磁性板４６ａの全面には、例えばエポキシ樹脂の絶縁被膜が形成されている。
【００５４】
各ホルダ４７は、非磁性体（例えばオーステナイト系ステンレス鋼）で構成されており、磁性板４６ａと同じ大きさおよび形状を有している。ホルダ４７には、磁性板４６ａの孔４６ｅに対応する位置に、孔４６ｅと同じ径の円形の孔（図示せず）が形成されている。
【００５５】
以上の構成により、ホルダ４７，４７の間に所定数の磁性板４６ａが積層された状態で、所定数の磁性板４６ａとホルダ４７の前側の孔４６ｅが連続し、１つのロッド挿入孔４６ｆが形成される。そして、このロッド挿入孔４６ｆに、固定ロッド１６を挿入し、その両端部をホルダ４７の端面にかしめることによって、ホルダ４７および磁性板４６ａが相互に堅固に固定されることで、積層体４６が形成される。以上により、積層体４６の上面および下面には、肉盗みとしての凹部４６ｄ，４６ｄが左右方向に連続して形成されている。この肉盗みは、基部４６ｂの凹部４６ｄと、取付部４６ｃと凹部４６ｄの境界部に形成された面取り部４６ｇから成る。また、磁性板４６ａおよびホルダ４７の後側の孔４６ｅに、シリンダヘッド３ｃに固定されたシャフト４９が嵌合しており、それにより、積層体４６は、シャフト４９に回動自在に支持されている。
【００５６】
また、各ホルダ４７の前端部にアーム５５の一端部が一体に連結され、アーム５５，５５は、中央に向かって左右方向に延びている。また、積層体４６の中央付近の左右各２枚の磁性板４６ａには、前方に延びるローラ取付部５４が一体に形成されている。そして、アーム５５，５５の他端部に、左右２つのローラ取付部５４，５４に挟持された状態で、ローラ４８が水平軸線回りに回動自在に取り付けられている。
【００５７】
電磁石４２は、コア５０と、このコア５０のコイル溝（図示せず）に収容されたコイル５１を備えている。コア５０は、左右のコアホルダ５２，５２と積層体５３を２本のロッド（図示せず）によって固定したものである。
【００５８】
コアホルダ５２は、非磁性体（例えばオーステナイト系ステンレス鋼）で構成されており、前後方向に延びる基部５２ａと、この基部５２ａの前後の端部および中央部から上方に延びる３つの押さえ部５２ｂ，５２ｂ，５２ｂとから、Ｅ字状に一体に形成されている。基部５２ａには、左右方向に貫通する２つの孔（図示せず）が形成されている。
【００５９】
積層体５３は、コアホルダ５２とほぼ同じ形状を有し、第１実施形態の積層体２３と同様、無方向性ケイ素鋼板で構成された所定数のコア板５３ａを左右方向に積層したものである。また、各コア板５３ａの全面には、エポキシ樹脂などの絶縁被膜が形成されている。さらに、コア板５３ａには、コアホルダ５２の孔に対応する孔（図示せず）が形成されている。これらのコアホルダ５２およびコア板５３ａの孔にロッド（図示せず）を挿入し、かしめることにより、コアホルダ５２，５２と積層体５３が相互に堅固に固定されることで、コア５０が形成される。また、コイル５１は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２からの駆動信号により、電磁石４２が励磁状態または非励磁状態に制御される。
【００６０】
電磁石４２は、以上のように構成されており、ボルト（図示せず）をシリンダヘッド３ｃにねじ込むことによって、これに取り付けられている。これにより、図４に示すように、閉・開側電磁石４２Ｃ，４２Ｏは互いに斜めに設置されており、両者４２Ｃ，４２Ｏの間隔が後側では狭く、前側では広くなっており、閉・開側電磁石４２Ｃ，４２Ｏの後部の間にアーマチュア４３の後取付部４６ｃが収容されている。また、開側電磁石４２Ｏの上端部は、アーマチュア４３の積層体４６の下半部と相補的な形状を有し、閉側電磁石４２Ｃの下端部は積層体４６の上半部と相補的な形状を有している（図４参照）。前述したように、電磁石４２の後部にもＲが付けられているので、閉・開側電磁石４２Ｃ，４２Ｏの間でアーマチュア４３が滑らかに回動することができる。
【００６１】
以上の構成により、電磁石４２が非励磁状態にあるときには、アーマチュア４３は、上下のコイルばね１３，１４によって中立位置に保持される（図４の実線位置）。この状態から、閉側電磁石４２Ｃが励磁されると、アーマチュア４３は、閉側電磁石４２Ｃに吸引されることによって、シャフト４９を中心として図４の反時計方向に回動することによって、機関弁８が閉弁される。この状態から閉側電磁石４２Ｃが非励磁状態になると、上下のコイルばね１３，１４の付勢力によって、アーマチュア４３は、同図の時計方向に回動し、中立位置側に移動する。そして、アーマチュア４３が中立位置付近まで移動したときに、開側電磁石４２Ｏが励磁されると、アーマチュア４３は、同図の時計方向に回動し、ローラ４８を介して機関弁８を押圧することによって、機関弁８が開弁される（図４の１点鎖線位置）。
【００６２】
以上のように、本実施形態においても、アーマチュア４３の積層体４６のロッド挿入孔４６ｆが形成された取付部４６ｃ，４６ｃを除く基部４６ｂの部分に凹部４６ｄが形成されているので、第１実施形態と同様、軽量化を図りながら、磁束の通過面積を十分に確保でき、それにより、磁気抵抗を減少させ、アーマチュア４３の所要の動作特性を得ることができる。
【００６３】
図６は、第１実施形態の変形例による電磁アクチュエータ６１を示している。電磁アクチュエータ６１は、閉側電磁石６２Ｃ、開側電磁石６２Ｏ、および両者６２Ｃ，６２Ｏの間に配置されたアーマチュア６３，６３（１つのみ図示）などを備えている。アーマチュア６３は、複数の磁性板６４ａ（１つのみ図示）を有している。各磁性板６４ａの前後の端部には、磁性板６４ａを固定するためのロッド挿入孔６４ｅ，６４ｅが形成されるとともに、これらのロッド挿入孔６４ｅ，６４ｅの内側に、左右方向に貫通する矩形状の２つの中空部６４ｂ，６４ｂが形成されている。これらの中空部６４ｂ，６４ｂは、前後方向に所定の間隔を存して配置されており、中空部６４ｂ，６４ｂ間に壁部６４ｃが形成されている。また、アーマチュア６３の高さは一定で、上面および下面が平面になっているとともに、それに応じて閉・開側電磁石６２Ｃ，６２Ｏの上面および下面も平面になっている。他の機構は第１実施形態と同様である。
【００６４】
以上のように、この変形例によれば、中空部６４ｂによってアーマチュア６３を軽量化することができる。また、アーマチュア６３の外寸法が変わらないので、既存のアーマチュアに代えてそのまま用いることも可能である。さらに、中空部６４ｂ，６４ｂ間の壁部６４ｃを磁束が通過する磁路として利用することで、磁気抵抗を低減できるとともに、この壁部６４ｃによって、中空部６４ｂを形成したことによる剛性の低下を抑制することで、アーマチュア６３の剛性を確保することができる。
【００６５】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、凹部１５ｄをアーマチュア１２の上面および下面の両方に形成し、アーマチュア１２を上下対称に構成しているが、これに限らず、アーマチュア１２の上面および下面の一方に形成してもよく、例えば図７に示すように、上面にのみ凹部１５ｄを形成してもよい。図８および図９に示すように、アーマチュア１２，４３を上下非対称に構成してもよい。その場合、電磁石１１，４２の吸引面は、アーマチュア１２，４３の上半部および下半部と相補的に形成される。
【００６６】
また、実施形態において示した凹部１５ｄ，４６ｄの大きさや形状は、あくまで一例であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更可能である。例えば図１０および図１１に示すように、取付部１５ｃ，４６ｃの面取りが施されていない部分の上面および下面の前後方向の幅Ｗを、固定ロッド１６の径Ｄ以上になるように、より大きく設定してもよい。また、固定ロッド１６は取付部１５ｃ，４６ｃの中心に配置されているが、この中心からずらして配置してもよい。その場合、固定ロッド１６は、その断面の中心を通り、上下方向に延びる中心線が肉盗みを通らないように配置すること、換言すれば、この中心線が取付部１５ｃ，４６ｃの幅Ｗの範囲内に位置するように配置することが好ましい。さらに、この場合、固定ロッド１６は、中心線だけでなく、断面全体が上下方向において肉盗みに重ならないように配置することがより好ましい。以上により、ロッド挿入孔１５ｆ，４６ｆ付近における磁路面積を十分に確保できる結果、電磁石１１，４２へのアーマチュア１２，４３の吸引力を十分に確保することができる。
【００６７】
また、実施形態において示した軟磁性体や非磁性体を構成する材料はあくまで一例であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更可能である。さらに、実施形態では、固定ロッド１６の両端部を磁性板にかしめることによって、複数の磁性板を互いに固定しているが、固定方法はこれに限らず、例えばボルトおよびナットを用いてもよい。
【００６８】
さらに、実施形態では、閉側および開側の２つの電磁石を用いてアーマチュアを駆動しているが、電磁石の数はこれに限らず、例えば１つでもよい。また、実施形態は、被駆動体が機関弁の例であるが、これに限らず、本発明は、電磁石によって駆動される他の任意の被駆動体、例えばエンジンのＥＧＲ管を開閉する弁や燃料噴射弁などにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部を適宜、変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータを内燃機関とともに概略的に示す図である。
【図２】電磁アクチュエータの前半部の断面図である。
【図３】電磁アクチュエータの分解斜視図である。
【図４】第２実施形態の電磁アクチュエータの部分断面図である。
【図５】電磁アクチュエータの分解斜視図である。
【図６】第１実施形態の変形例による電磁アクチュエータの部分断面図である。
【図７】別の変形例による電磁アクチュエータの部分断面図である。
【図８】他の変形例による電磁アクチュエータの部分断面図である。
【図９】さらに別の変形例による電磁アクチュエータの部分断面図である。
【図１０】他の変形例による電磁アクチュエータの部分断面図である。
【図１１】さらに別の変形例による電磁アクチュエータの部分断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  電磁アクチュエータ
８  機関弁（被駆動体）
１１  電磁石
１２  アーマチュア
１５  積層体
１５ａ  磁性板（板）
１５ｄ  凹部（肉盗み）
１５ｅ  孔
１５ｆ  ロッド挿入孔
１５ｇ  面取り部（肉盗み）
１６  固定ロッド
４１  電磁アクチュエータ
４２  電磁石
４３  アーマチュア
４６  積層体
４６ａ  磁性板（板）
４６ｄ  凹部（肉盗み）
４６ｅ  孔
４６ｆ  ロッド挿入孔
４６ｇ  面取り部（肉盗み）
６１  電磁アクチュエータ
６２  電磁石
６３  アーマチュア
６４  積層体
６４ａ  磁性板（板）
６４ｂ  中空部（肉盗み）
６４ｅ  ロッド挿入孔
Ｗ  幅
Ｄ  径
【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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