CN107850231A - 电磁阀 - Google Patents

Abstract

通过在阀芯(18)的侧面形成凹部(24)，从而在电磁阀动作时，内部空间(22)的流体经由凹部(24)与密封环(3)之间产生的间隙向外部空间(23)排出，因此，将阀芯(18)关闭的方向的载荷降低，阀芯(18)变得容易打开，从而提高响应性。

Description

电磁阀

技术领域

本发明涉及用于涡轮增压器的空气旁路阀等的电磁阀。

背景技术

在带涡轮增压器的发动机中，在将压缩机的上游侧与下游侧连接的空气旁路通路设置有空气旁路阀，通过该空气旁路阀打开空气旁路通路，使压缩机下游侧的增压气体返回上游侧。作为上述空气旁路阀，例如使用利用电磁力对阀芯进行驱动的电磁阀(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014－152885号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在上述专利文献1所记载的电磁阀中，在设置于缸内的活塞处的活塞凹设槽中安装有作为密封环的活塞环。在活塞环与活塞一起往复移动时，活塞环的外缘部与缸的内周面始终接触而发生摩擦，因此会成为滑动阻力。

这样，存在如下技术问题：若密封构件与对象侧的滑动构件在电磁阀动作时始终接触，则响应性会因滑动阻力而变差，其中，上述对象侧的滑动构件在电磁阀动作时供密封构件滑动。此外，还存在密封构件与滑动构件发生接触的接触面容易磨损这样的技术问题。

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提高电磁阀的响应性以及降低密封构件与滑动构件发生接触的接触面的磨损量。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的电磁阀包括：壳体，上述壳体具有开口部；阀芯，上述阀芯在从开口部出入于壳体的方向上往复移动；连通孔，上述连通孔形成于阀芯，并连通壳体的内侧与外侧；螺线管部，上述螺线管部产生使阀芯朝往复移动方向的一侧移动的电磁力；弹簧，上述弹簧产生使阀芯朝往复移动方向的另一侧移动的施力；密封环，上述密封环固定于壳体的内周面，且至少在阀芯位于往复移动范围的两端时将壳体与阀芯的侧面之间的间隙堵塞；以及凹部，上述凹部形成于阀芯的侧面，且在阀芯位于往复移动范围内时，在上述凹部与密封环之间产生间隙。

发明效果

根据本发明，由于在阀芯的侧面形成凹部，因此，在阀芯动作时，壳体内侧的流体经由凹部与密封环之间产生的间隙向壳体外侧排出，因此，将阀芯关闭的方向的载荷降低，阀芯变得容易打开，从而能提高响应性。此外，由于阀芯侧面与密封环的接触面变小，因此，能降低磨损量。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的电磁阀的结构例的剖视图。

图2是表示应用了实施方式1的电磁阀的带涡轮增压器的发动机的结构的图，其示出了油门(日文：アクセル)打开时的状态。

图3是表示应用了实施方式1的电磁阀的带涡轮增压器的发动机的结构的图，其示出了油门关闭时的状态。

图4是对实施方式1的电磁阀的动作方法进行说明的图，其中，图4的(a)表示全闭状态，图4的(b)表示全开状态。

图5是对在实施方式1中形成于阀芯侧面的凹部所带来的效果进行说明的图，其中，图5的(a)是实施方式1的电磁阀的放大图，图5的(b)是用于帮助理解实施方式1的参考例的放大图。

图6是实施方式1的电磁阀的密封环及该密封环的周边部的放大图，其中，图6的(a)表示全闭时的状态，图6的(b)表示开闭过程中的状态，图6的(c)表示全开时的状态。

图7是表示在实施方式1中螺线管部的电磁力随着阀芯的行程的变化而变动的图表。

图8是表示实施方式1的电磁阀的密封环的变形例的图。

具体实施方式

以下，为了更详细地说明本发明，参照附图，对用于实施本发明的方式进行说明。

实施方式1

图1是表示本发明实施方式1的电磁阀100的结构例的剖视图。上述电磁阀100是使支架2通过焊接安装于筒状的壳体1的外周面而成的。此外，密封环3、保持件4、板5、O形环6、线圈总成7、O形环8以及铁芯9依次被从上述壳体1的一方的开口部1a朝内部插入，并将上述开口部1a铆接。藉此，处于内部零件保持于壳体1，且壳体1的一方的开口部1a被封闭的状态。此外，在壳体1的另一方的开口部1b形成有朝内侧突出的形状的突出部1c。截面呈大致V字形的密封环3设置于上述突出部1c，并被保持件4保持。

线圈总成7通过如下方式构成：在将线圈11卷绕于绕线管10后，通过熔合将线圈11与端子12连接，利用包覆树脂(日文：外装樹脂)7a将上述绕线管10、线圈11及端子12覆盖并进行成型。此外，通过对包覆树脂7a进行成型，从而形成与车辆侧连接的连接器7b。线圈11、铁芯9以及柱塞19构成螺线管部29。

壳体1的开口部1a被铆接后，管道13、弹簧14以及阀总成15依次被从该壳体1的开口部1b朝内部插入。通过将弹簧17、阀芯18以及垫圈19依次插入柱塞16的一端部，并将柱塞16的一端部的前端铆接，从而对阀总成15进行保持。

然后，在壳体1的外周安装有确保与车辆侧间的气密性的O形环20，从而完成电磁阀100。完成全部零件组装后的电磁阀100利用穿过支架2的螺纹孔2a的后述螺钉30，朝车辆侧安装。此外，通过O形环20来确保电磁阀100与车辆侧间的气密性。此外，车辆侧的连接器与电磁阀100的连接器7b连接。

藉此，圆筒状的壳体1的一方的开口部1a通过板5等被封闭，以形成内部空间22。在将壳体1的内部空间22与外部空间23分隔的阀芯18上形成有连通孔21，上述连通孔21用于将上述内部空间22与外部空间23连通。此外，在阀芯18的与密封环3相向的侧面形成有凹部24。上述凹部24可以是遍及阀芯18的侧面整周连续的环形，也可以是时断时续的不连续的形状。

接着，参照图2和图3，对本实施方式1的电磁阀100的使用例进行说明。

在图2和图3所示的带涡轮增压器的发动机中，在将涡轮增压器101的压缩机101a的上游侧与下游侧连接的空气旁路通路108安装有图1所示的电磁阀100，并将该电磁阀100作为电控式空气旁路阀使用。以下，将图1所示的电磁阀100称作空气旁路阀100。

在图2所示的油门打开时，进气通路103的节气阀104打开，被涡轮增压器101的压缩机101a压缩的空气(以下称为增压气体)流过中冷器105而被运送至发动机102。此时，空气旁路阀100闭阀。

在上述压缩机101a的同轴上安装有涡轮101b，发动机102的排出气体流过排气通路106而使涡轮101b旋转，从而使压缩机101a也旋转。此外，在排气通路106设置有废气门阀107，上述废气门阀107对排出气体的压力进行调节。

在图3所示的油门关闭时，节气阀104关闭，增压气体积存于进气通路103。当增压气体积存时，存在涡轮增压器101、发动机102以及进气通路103的配管等破损的可能性，因此，将空气旁路阀100开阀而连通空气旁路通路108，以使增压气体从压缩机101a的下游侧向上游侧逸散。

接着，参照图4，对空气旁路阀100、也就是本实施方式1的电磁阀100的动作方法进行说明。

如图4所示，空气旁路阀100通过螺钉30安装于车辆侧的空气旁路通路108的配管。此外，车辆侧的电源109与空气旁路阀100的连接器7b连接。空气旁路通路108的配管内的一部分成为阀座108a。另外，图4的(a)表示空气旁路阀100的全闭状态，图4的(b)表示空气旁路阀100的全开状态。

在电源109断开时，如图4的(a)所示，阀总成15被弹簧14施力而使阀芯18保持为被按压于阀座108a的状态，从而封闭空气旁路通路108。

另外，弹簧17是为了防止柱塞16与阀芯18的晃动而用于将阀芯18保持为按压于垫圈19的状态的构件。

在电源109接通时，如图4的(b)所示，电流经由端子12流至线圈11，线圈总成7内成为电磁体并产生电磁力，而使柱塞16被朝铁芯9一侧吸引。柱塞16一边被管道13引导，一边朝铁芯9一侧移动，藉此，安装于上述柱塞16的阀总成15动作，使阀芯18与阀座108a分开，从而使增压气体向压缩机101a的上游侧逸散。

这样，阀芯18在从开口部1b出入于壳体1的方向上往复移动，藉此，将空气旁路通路108打开、关闭。

在阀芯18位于往复移动范围的两端时，即在空气旁路阀100全闭时和全开时，增压气体经由连通孔21进入内部空间22，从而对密封环3进行推压。藉此，密封环3与壳体1的内周面及阀芯18的侧面无间隙地接触，从而能防止空气从壳体1与阀芯18的间隙泄漏。

图5是对在实施方式1中形成于阀芯18的侧面的凹部24所带来的效果进行说明的图，其中，图5的(a)是实施方式1的空气旁路阀100的密封环3及该密封环3的周边部的放大图，图5的(b)是用于帮助理解实施方式1的参考例的放大图。图5的(b)所示的参考例除了没有在阀芯18形成凹部24之外，具有与实施方式1的空气旁路阀100相同的结构。

图6是将实施方式1的空气旁路阀100中的密封环3及该密封环3的周边部放大的图，其中，图6的(a)表示阀芯18全闭时的状态，图6的(b)表示开闭过程中的状态，图6的(c)表示全开时的状态。

本实施方式1的空气旁路阀100和参考例的空气旁路阀100都具有压力平衡结构。

在图5的(b)的参考例中，无论往复移动的阀芯18的位置如何，阀芯18与密封环3始终接触，因此，内部空间22与外部空间23的压力变得均等，阀芯18的外部空间23一侧的下表面的承压面积和阀芯18的内部空间22一侧的上表面的承压面积始终不变。藉此，当螺线管部29的电磁力变得比将阀芯18按压于阀座108a的弹簧14的施力大时，阀芯18朝开阀方向移动。相反地，当螺线管部29的电磁力变得比弹簧14的施力小时，阀芯18朝闭阀方向移动。

与之相对的是，在本实施方式1的空气旁路阀100中，如图6的(a)和图6的(c)所示，在阀芯18位于往复移动范围的两端时，阀芯18与密封环3始终接触，但如图5的(a)和图6的(b)所示，在阀芯18朝开阀方向或闭阀方向移动而使上述阀芯18位于往复移动范围的两端以外、即往复移动范围内时，在凹部24与密封环3相对的位置处，阀芯18与密封环3不接触，能通过凹部24形成间隙。由于空气经由上述间隙从内部空间22向外部空间23排出，因此，内部空间22的压力降低，并将阀芯18闭阀的方向的载荷降低。藉此，朝向使阀芯18开阀的方向的载荷相对地变大，阀芯18变得容易开阀，可提高响应性。

朝向使阀芯18开阀的方向的载荷能根据凹部24与密封环3间的间隙的大小进行调节。

另外，密封环3由氟树脂等具有挠性的材料构成。上述密封环3设为如下结构：被经由连通孔21从外部空间23流入内部空间22的增压气体被按压，从而挠曲成与阀芯18的侧面接触的程度，另一方面，不会过度挠曲到进入阀芯18的凹部24并与凹部24的底面接触的程度，而是挠曲至留有间隙的程度。

此外，本实施方式1的空气旁路阀100如图5的(a)所示在阀芯18的侧面形成有凹部24，因此，与图5的(b)的参考例相比，阀芯18与密封环3的接触面变小，阀芯18与密封环3的磨损量降低。

接着，对螺线管部29的电磁力的特性进行说明。

图7是表示螺线管部29的电磁力根据阀芯18的行程的变化而变动的图表。在阀芯18位于全闭位置时，如图4的(a)所示，柱塞16与铁芯9之间的气隙大，因此，螺线管部29中产生的电磁力小。随着阀芯18从全闭位置朝向全开位置移动，柱塞16朝铁芯9靠近，因此，电磁力逐渐变大，但当柱塞16开始进入铁芯9内部时，不仅作用有从柱塞16朝向铁芯9的移动方向的力，还作用有与移动方向正交的方向的力，因此，电磁力暂时变弱，从而形成电磁力下坠点(日文：電磁力落ち込みポイント)。然后，随着柱塞16向铁芯9的内部行进，在移动方向上，柱塞16与铁芯9之间的气隙逐渐变小，从而产生大的电磁力。

以往，为了在阀芯18朝开阀方向移动时，即使电磁力暂时变弱，也能确保充分的开阀力，使线圈11大型化以产生大的电磁力。与之相对的是，在本实施方式1中，通过在阀芯18的侧面中的、在阀芯18位于螺线管部29的电磁力暂时变弱的位置时与密封环3相对的面处，预先形成有凹部24，从而在电磁力变弱时，空气经由凹部24与密封环3间的间隙从内部空间22朝外部空间23排出，从而使将阀芯18关闭的方向的载荷降低。藉此，即使利用弱电磁力也能将阀芯18开阀，不需要像以往那样使线圈11大型化，因此，能实现空气旁路阀100的小型化。

另外，在实施方式1中，例示了截面呈大致V字形的密封环3，但并不限定于该形状。例如，也可以使用图8的(a)所示那样的截面呈大致L字形的密封环3，还可以使用图8的(b)所示那样的板状的密封环3。

此外，在实施方式1中，例示了筒状的阀芯18，但并不限定于该形状，也可以是板状等形状。此外，对将电磁阀100作为空气旁路阀100使用的例子进行了说明，但也可以在其它用途中使用。

如上所述，实施方式1的电磁阀100构成为包括：壳体1，上述壳体1具有开口部1b；阀芯18，上述阀芯18在从开口部1b出入于壳体1的方向上往复移动；连通孔21，上述连通孔21形成于阀芯18，并连通壳体1内侧的内部空间22与壳体1外侧的外部空间23；螺线管部29，上述螺线管部29产生使阀芯18朝往复移动方向的一侧移动的电磁力；弹簧14，上述弹簧14产生使阀芯18朝往复移动方向的另一侧移动的施力；密封环3，上述密封环3固定于壳体1的内周面，且至少在阀芯18位于往复移动范围的两端时将壳体1与阀芯18的侧面之间的间隙堵塞；以及凹部24，上述凹部24形成于阀芯18的侧面，且在阀芯18位于往复移动范围内时在上述凹部24与密封环3之间产生间隙。利用上述结构，在电磁阀100动作时，内部空间22的流体经由凹部24与密封环3之间产生的间隙向外部空间23排出，因此，将阀芯18关闭的方向的载荷降低，阀芯18变得容易打开，从而能提高响应性。此外，由于阀芯18的侧面与密封环3的接触面变小，因此，能降低阀芯18的侧面与密封环3的磨损量。

此外，根据实施方式1，凹部24形成于阀芯18的侧面中的、阀芯18位于螺线管部29的电磁力暂时变弱的位置时与密封环3相对的面处。因而，即使电磁力暂时变弱，也能将阀芯18开阀。藉此，不需要使螺线管部29的线圈11大型化，能实现电磁阀100的小型化。

此外，根据实施方式1，将电磁阀100设为作为空气旁路阀100使用的结构，上述空气旁路阀100设置于空气旁路通路108，并使压缩机101a的下游侧的增压气体返回上游侧，其中，上述空气旁路通路108将涡轮增压器101的压缩机101a的上游侧与下游侧连接。因而，能够迅速地打开空气旁路通路108，从而快速地释放压缩机101a下游侧的压力。

另外，在本发明的范围内能够对实施方式的任意构成要素进行变形，或是省略实施方式中的任意构成要素。

工业上的可利用性

本发明的电磁阀能提高响应性，因此，适用于涡轮增压器的空气旁路阀等。

(符号说明)

1壳体；1a、1b开口部；1c突出部；2支架；2a螺纹孔；3密封环；4保持件；5板；6 O形环；7线圈总成；7a包覆树脂；7b连接器；8 O形环；9铁芯；10绕线管；11线圈；12端子；13管道；14弹簧；15阀总成；16柱塞；17弹簧；18阀芯；19垫圈；20 O形环；21连通孔；22内部空间；23外部空间；24凹部；29螺线管部；30螺钉；100空气旁路阀(电磁阀)；101涡轮增压器；101a压缩机；101b涡轮；102发动机；103进气通路；104节气阀；105中冷器；106排气通路；107废气门阀；108空气旁路通路；108a阀座；109电源。

Claims (3)

1.一种电磁阀，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体具有开口部；

阀芯，所述阀芯在从所述开口部出入于所述壳体的方向上往复移动；

连通孔，所述连通孔形成于所述阀芯，并连通所述壳体的内侧与外侧；

螺线管部，所述螺线管部产生使所述阀芯朝往复移动方向的一侧移动的电磁力；

弹簧，所述弹簧产生使所述阀芯朝往复移动方向的另一侧移动的施力；

密封环，所述密封环固定于所述壳体的内周面，且至少在所述阀芯位于往复移动范围的两端时将所述壳体与所述阀芯的侧面之间的间隙堵塞；以及

凹部，所述凹部形成于所述阀芯的侧面，且在所述阀芯位于往复移动范围内时，在所述凹部与所述密封环之间产生间隙。

2.如权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，

所述凹部形成于所述阀芯的侧面中的、所述阀芯位于所述螺线管部的电磁力暂时变弱的位置时与所述密封环相对的面处。

3.如权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，

所述电磁阀作为空气旁路阀使用，所述空气旁路阀设置于空气旁路通路，并使涡轮增压器的压缩机的下游侧的增压气体返回上游侧，其中，所述空气旁路通路将所述压缩机的上游侧与下游侧连接。