JP2009144669A - 電磁式ｐｃｖバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】電磁式手段の高温による駆動効率低下を抑えること。
【解決手段】ＰＣＶバルブ１は、弁座２及び弁体３と、弁体３を移動させるステップモータ４と、弁座２、弁体３及びステップモータ４を収納するハウジング５とを備える。ステップモータ４により弁体３を移動させることで、弁座２と弁体３との間におけるブローバイガス通路の大きさ（開度）が変更される。ステップモータ４は、外側を覆うモータケース１１を備え、そのケース１１の少なくとも一部がハウジング５（７）の外に露出して設けられる。ハウジング５（６，７）よりも熱伝導性の良いカバー部材１３が弁室１０に露出して設けられ、そのカバー部材１３のフランジ１３ｂがモータケース１１に熱的に連結される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ブローバイガス還元装置に設けられ、電磁式手段により弁体を移動させる電磁式ＰＣＶバルブ（ポジティブ・クランクケース・ベンチレーション・バルブ）に関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１には、エンジンの運転状態に応じて弁体の開閉位置を制御するようにした電磁式ＰＣＶバルブが記載されている。この電磁式ＰＣＶバルブは、円錐形の先端部を有する円柱形の弁体が軸方向位置可変に配設され、弁体の弁座に対する位置に応じてブローバイガス通路の通流面積を可変とするように構成される。この弁体の基端部にはシャフトが設けられ、そのシャフトの端部に、強磁性金属からなる円柱状プランジャーが取り付けられる。このプランジャーの外周部には、空隙を介してコイルが設けられる。このコイルが、エンジンの運転状態に応じて、コントローラにより通電制御されることにより、コイルの電磁力によりプランジャーが移動して弁体が軸方向へ移動し、弁座との間のブローバイガス通流面積が可変となるようになっている。

特開平８−３３８２２２号公報

ところが、特許文献１に記載の電磁式ＰＣＶバルブでは、通電によりコイルが発熱することから、コイル及びプランジャーが高温となり、プランジャーの駆動効率が低下するおそれがあった。ここで、高温状態でも弁体を移動させるに必要なトルクを確保するためには、コイルを大きくすることが考えられる。しかし、コイルを大きくした分だけＰＣＶバルブが大型化してしまう問題がある。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、電磁式手段の高温による駆動効率低下を抑えることを可能とした電磁式ＰＣＶバルブを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、弁座と、弁座に対応して設けられた弁体と、弁体を移動させるための電磁式手段と、弁座、弁体及び電磁式手段を収納するハウジングとを備え、電磁式手段を通電により動作させて弁体を弁座に対して移動させることにより、弁座と弁体との間におけるブローバイガス通路の大きさを変更するようにした電磁式ＰＣＶバルブにおいて、電磁式手段は、外側を覆う金属ケースを備え、金属ケースの少なくとも一部がハウジングの外に露出して設けられたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、弁体を移動させるために電磁式手段を通電により動作させることにより、電磁式手段には通電により熱が生じる。ここで、電磁式手段は、その外側が金属ケースにより覆われてハウジングに収納されるが、金属ケースの少なくとも一部がハウジングの外に露出して設けられる。従って、電磁式手段に生じる熱は、金属ケースの外に露出する部分から外気へ放散される。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ハウジングよりも熱伝導性の良い伝熱部材がブローバイガス通路に露出して設けられ、伝熱部材の一部が電磁式手段の金属ケースに熱的に連結されたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、ハウジングよりも熱伝導性の良い伝熱部材がブローバイガス通路に露出して設けられ、伝熱部材の一部が電磁式手段の金属ケースに熱的に連結されるので、電磁式手段に生じる熱は、伝熱部材から、ブローバイガス通路を流れるガスへ放散される。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、電磁式手段は通電を受けるための外部端子を含み、外部端子の一部が樹脂で被覆されてコネクタが形成されると共に、そのコネクタを形成する樹脂により金属ケースの一部が被覆されたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、電磁式手段の外部端子の一部が樹脂で被覆されてコネクタが形成されるので、金属ケースに対して外部端子がコネクタにより固定される。また、金属ケースの一部が、コネクタを形成する樹脂により被覆されるだけなので、金属ケースからの熱の放散を確保できる。

請求項１に記載の発明によれば、電磁式手段の放熱を促進することができ、電磁式手段の温度上昇を抑えることができ、電磁式手段の高温による駆動効率低下を抑えることができ、電磁式手段の小型化を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に対し、電磁式手段の放熱を更に促進することができ、電磁式手段の温度上昇を更に抑えることができ、電磁式手段の高温による駆動効率低下を更に抑えることができ、電磁式手段を更に小型化することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、外部端子の固定と金属ケースからの熱の放散との両立を図ることができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の電磁式ＰＣＶバルブを具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態における電磁式ＰＣＶバルブ（以下、単に「ＰＣＶバルブ」と言う。）１を断面図により示す。周知のように、このＰＣＶバルブ１は、エンジンの燃焼室からクランクケースへ漏れ出たブローバイガスを再びエンジンの吸気通路へ戻して燃焼室へ還元させるように構成したブローバイガス還元装置の構成要素としてエンジンに設けられる。図１に示すように、ＰＣＶバルブ１は、概略的には、弁座２と、弁座２に対応して設けられた弁体３と、弁体３を移動させるための本発明の電磁式手段としてのステップモータ４と、弁座２、弁体３及びステップモータ４を収納するハウジング５とを備える。そして、ステップモータ４を通電により動作させて弁体３を弁座２に対して移動させることにより、弁座２と弁体３との間におけるブローバイガス通路の大きさ、すなわち「開度」を変更し、ＰＣＶバルブ１で計量されるブローバイガス流量を調整するようになっている。

この実施形態で、ハウジング５は中空形状をなし、３分割された第１ハウジング６、第２ハウジング７及び第３ハウジング８から構成される。第１〜第３のハウジング６〜８は、それぞれ樹脂より成形される。第１ハウジング６は、その内部に形成された中空部６ａと、その下部に形成された入口側管継手６ｂとを含む。入口側管継手６ｂは、中空部６ａに通じる入口通路６ｃを含み、その外周にシールリング９が装着される。中空部６ａの大部分により弁室１０が構成され、その弁室１０の中に弁体３が配置され、弁室１０の出口側に弁座２が取り付けられる。

第２ハウジング７には、ステップモータ４が一体成形され、上部にコネクタ７ａが形成される。ステップモータ４は、第２ハウジング７に対しインサート成形される。ステップモータ４は、本発明の金属ケースに相当する金属製のモータケース１１に覆われて第２ハウジング７の中に一体成形される。モータケース１１は、略カップ形状をなす本体部１１ａと、その本体部１１ａの開口端を塞ぐ蓋部１１ｂとから構成される。この実施形態では、モータケース１１の一部、すなわち、蓋部１１ｂが第２ハウジング７の外に露出して設けられる。

第３ハウジング８は、その基端外周部８ａが、第１ハウジング６の先端開口６ｄに圧入されて超音波溶着されることで、第１ハウジング６に組み付けられる。第３ハウジング８の先端部は、出口側管継手８ｂとなっている。第３ハウジング８は、内部に中空部８ｃを含む。第１ハウジング６の入口側管継手６ｂは、エンジン本体等の取付孔に取り付けられる。第３ハウジング８の出口側管継手８ｂには、エンジンの吸気通路に通じるブローバイガス還元通路（パイプ）の一端部が接続される。この実施形態で、第１ハウジング６の入口通路６ｃ及び弁室１０と、第３ハウジング８の中空部８ｃにより、ブローバイガスが流れるブローバイガス通路が構成される。

この実施形態では、第１ハウジング６の先端開口６ｂと第３ハウジング８の基端部との間に逆止弁２１が設けられる。この逆止弁２１は、板状の弁体２２と、弁体２２の押さえ板２３と、弁体２２を開弁方向へ付勢するスプリング２４とから構成される。弁体２２は、第１ハウジング６の先端開口６ｂの中にて、ブローバイガス通路を構成する中空部６ａを開閉するようになっている。押さえ板２３には、多数のスリット（図示略）が形成され、ガスの通過が許容されるようになっている。この逆止弁２１は、ブローバイガス還元通路の下流側から、第３ハウジング８の中空部８ｃに高圧ガスが逆流してきた場合に、そのガスの逆流を阻止するために閉じられるようになっている。この逆止弁２１が閉じられることで、高圧ガスがＰＣＶバルブ１からエンジンのクランク室へ逆流することを防止することができる。

ステップモータ４は、外周部を構成するステータ４ａと、ステータ４ａの内部に設けられたロータ４ｂと、ロータ４ｂの中心に設けられた出力軸４ｃとを含む。ステータ４ａはコイル４ｄを含み、ステータ４ａには、外部端子１２が設けられる。外部端子１２は、ステップモータ４への通電を受ける部分であり、外部端子１２の先端部は、コネクタ７ａの中に突出して配置される。外部端子１２の基端部はコネクタ７ａを構成する樹脂で被覆される。ステータ４ａの外周は、モータケース１１の内壁に接して設けられる。弁体３には、ステップモータ４から突出する出力軸４ｃが組み入れられる。すなわち、弁体３に形成されたネジ穴３ａに対し、出力軸４ｃの外周に形成されたネジ４ｅが螺合することで、両者３，４ｃが駆動連結される。この状態で出力軸４ｃが回転することにより、ネジ４ｅとネジ穴３ａとの関係により弁体３がその軸線方向へ移動する。弁体３の移動方向は、出力軸４ｃの回転方向（正転・逆転）の違いにより決定される。

弁体３は、先端へ丸く収束した略円筒形をなす。弁座２は、円環状をなし、中央に弁孔２ａを含む。弁体３の先端部は、弁座２の弁孔２ａを貫通可能に設けられる。この実施形態では、ステップモータ４の出力軸４ｃ及び弁体３はアルミ等の金属より構成される。従って、ステップモータ４と弁体３が、ハウジング５よりも熱伝導性の良い部材である出力軸４ｃにより熱的に連結される。これにより、ステップモータ４に生じた熱が、出力軸４ｃを介して弁体３へ伝わるようになっている。

この実施形態では、弁室１０の中にて弁体３を内包するようにカバー部材１３が設けられる。カバー部材１３は、略円筒形をなし、先端に形成された孔１３ａと、基端に形成されたフランジ１３ｂとを含む。孔１３ａには、弁体３が貫通可能に設けられる。カバー部材１３は、ハウジング５よりも熱伝導性の良い部材としてのアルミ等の金属により形成される。カバー部材１３は、そのフランジ１３ｂがステップモータ４のモータケース１１の端面に接するように設けられる。この実施形態では、モータケース１１の端面にカバー部材１３のフランジ１３ｂがかしめられて固定される。これにより、カバー部材１３とモータケース１１とが一体的に設けられる。弁体３の基端にはフランジ３ｂが形成される。カバー部材１３の中には、その先端内壁と弁体３のフランジ３ｂとの間に圧縮スプリング１４が介装される。弁体３は、このスプリング１４により弁座２から離間する方向へ付勢される。この実施形態で、カバー部材１３は、ハウジング５よりも熱伝導性の良い本発明の伝熱部材に相当し、そのカバー部材１３がブローバイガス通路を構成する弁室１０に露出して設けられる。また、カバー部材１３のフランジ１３ｂがモータケース１１に接することで、両者１３，１１が熱的に連結される。

この実施形態では、第２ハウジング７と一体成形されたステップモータ４の出力軸４ｃに弁体３が組み付けられ、その外周にスプリング１４とカバー部材１３が配置された状態で、カバー部材１３のフランジ３ｂがモータケース１１の端面にかしめられて固定される。この状態で、弁体３、ステップモータ４、第２ハウジング７、カバー部材及びスプリング１４は一つのアッセンブリを構成する。このアッセンブリは、そのカバー部材１３を第１ハウジング６の中空部６ａに圧入し、第１ハウジング６と第２ハウジング７との接合面を超音波溶着することにより、第１ハウジング６に組み付けられる。

第２ハウジング７のコネクタ７ａには、外部コネクタ（図示略）が接続される。外部コネクタは、外部端子１２に対し電気的に接続される。外部コネクタは、ステップモータ４に対する通電を制御するために外部配線（図示略）を介してコントローラ（図示略）に接続される。

以上説明したこの実施形態のＰＣＶバルブ１によれば、弁体３を移動させるためにステップモータ４を通電により動作させることにより、ステップモータ４のコイル４ｄには通電により熱が生じる。この熱は、最大で「７０〜８０℃」の温度に達することが知られている。ここで、ステップモータ４は、その外側がモータケース１１により覆われて第２ハウジング７に収納されるが、モータケース１１の一部である蓋部１１ｂが第２ハウジング７の外に露出して設けられる。従って、ステップモータ４に生じる熱は、外に露出するモータケース１１の蓋部１１ｂから外気へ放散される。このため、ステップモータ４の放熱を促進することができ、コイル４ｄの温度上昇を抑えることができ、熱によるコイル４ｄの抵抗値増加を抑えることができ、コイル４ｄの高温によるトルク低下、モータ効率低下を抑えることができ、蓋部１１ｂが外に露出しない場合に比べ、所要トルクを得るためにステップモータ４の小型化を図ることができる。また、ステップモータ４の耐久性を向上させることもできる。

この実施形態では、ハウジング５を構成する第１ハウジング６及び第２ハウジング７よりも熱伝導性の良いカバー部材１３が弁室１０に露出して設けられ、そのカバー部材１３のフランジ１３ｂがステップモータ４のモータケース１１に熱的に連結される。従って、ステップモータ４のコイル４ｄに生じる熱は、カバー部材１３を介して、弁室１０を流れるブローバイガスへ放散される。すなわち、カバー部材１３がステップモータ４の放熱器として機能することとなる。この意味で、ステップモータ４の放熱を更に促進することができ、コイル４ｄの高温によるトルク低下、モータ効率低下を更に抑えることができ、カバー部材１３がない場合に比べ、所要トルクを得るためにステップモータ４の小型化を図ることができる。

また、この実施形態では、弁体３がカバー部材１３により内包されるので、カバー部材３から放散される熱により弁体３が加熱される。また、ステップモータ４に生じた熱が出力軸４ｃを介して弁体３にも伝わり、弁体３が加熱される。このため、冷間時には、専用の電気ヒータ等を使用することなく弁体３を加熱することができ、弁体３と弁座２との間の凍結を防止したり、弁体３と弁座２との間の凍結を解除したりすることができる。

加えて、この実施形態では、弁体３の先端部分を除く部分がカバー部材１３で覆われるので、ブローバイガス中のデポジットが弁体３に付着する量を低減することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の電磁式ＰＣＶバルブを具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

なお、以下の実施形態において、第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点について説明する。

図２に、この実施形態のＰＣＶバルブ３１を断面図により示す。この実施形態では、ハウジング５の点で、第１実施形態のＰＣＶバルブ１と構成が異なる。すなわち、この実施形態のＰＣＶバルブ３１は、第１実施形態の第２ハウジング７がコネクタ７ａの部分を除いて省略される点で、第１実施形態と構成が異なる。つまり、この実施形態では、ステップモータ４の外部端子１２の一部が樹脂で被覆されてコネクタ７ａが形成されると共に、そのコネクタ７ａを形成する樹脂によりモータケース１１の一部が被覆される。

従って、この実施形態では、モータケース１１の大部分が外に露出して設けられるので、ステップモータ４に生じる熱が、第１実施形態と比べて、モータケース１１の外に露出する部分から外気へ放散し易くなる。このため、第１実施形態に比べて、ステップモータ４の放熱を更に促進することができ、コイル４ｄの温度上昇を抑えることができ、熱によるコイル４ｄの抵抗値増加を更に抑えることができ、コイル４ｄの高温によるトルク低下、モータ効率低下を更に抑えることができ、所要トルクを得るためにステップモータ４を更に小型化することができる。また、ステップモータ４の耐久性を更に向上させることもできる。この実施形態のその他の作用効果は、第１実施形態のそれと同じである。

また、この実施形態では、ステップモータ４の外部端子１２の一部が樹脂で被覆されてコネクタ７ａが形成されるので、モータケース１１に対して外部端子１２がコネクタ７ａにより固定される。また、モータケース１１の一部が、コネクタ７ａを形成する樹脂により被覆されるだけなので、モータケース１１からの熱の放散を確保することができる。この意味で、外部端子１２の固定とモータケース１１からの熱の放散との両立を図ることができる。

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより以下のように実施することもできる。

（１）前記第１実施形態では、モータケース１１の一部を第２ハウジング７から外に露出して設けたが、ハウジングよりも熱伝導性の良い伝熱部材を外に露出して設けると共に、その伝熱部材の一部をモータケースに熱的に連結して設けてもよい。例えば、複数のフィンを有する放熱板を伝熱部材として設けることができる。

（２）前記第１実施形態では、ハウジング５を３つに分割して構成したが、分割することなくハウジングを一体に構成することもできる。

（３）前記各実施形態では、電磁式手段をステップモータ４により構成したが、電磁式手段をリニアソレノイド等の電磁式アクチュエータにより構成してもよい。

（４）前記各実施形態では、ＰＣＶバルブ１，３１に逆止弁２１を設けたが、この逆止弁２１を省略することもできる。

第１実施形態に係り、ＰＣＶバルブを示す断面図。 第２実施形態に係り、ＰＣＶバルブを示す断面図。

符号の説明

１ ＰＣＶバルブ
２ 弁座
３ 弁体
４ ステップモータ（電磁式手段）
５ ハウジング
６ 第１ハウジング
７ 第２ハウジング
７ａ コネクタ
８ 第３ハウジング
８ｃ 中空部（ブローバイガス通路）
１０ 弁室（ブローバイガス通路）
１１ モータケース（金属ケース）
１２ 外部端子
１３ カバー部材（伝熱手段）
３１ ＰＣＶバルブ

Claims (3)

1. 弁座と、前記弁座に対応して設けられた弁体と、前記弁体を移動させるための電磁式手段と、前記弁座、前記弁体及び前記電磁式手段を収納するハウジングとを備え、前記電磁式手段を通電により動作させて前記弁体を前記弁座に対して移動させることにより、前記弁座と前記弁体との間におけるブローバイガス通路の大きさを変更するようにした電磁式ＰＣＶバルブにおいて、
   前記電磁式手段は、外側を覆う金属ケースを備え、前記金属ケースの少なくとも一部が前記ハウジングの外に露出して設けられたことを特徴とする電磁式ＰＣＶバルブ。
2. 前記ハウジングよりも熱伝導性の良い伝熱部材が前記ブローバイガス通路に露出して設けられ、前記伝熱部材の一部が前記電磁式手段の前記金属ケースに熱的に連結されたことを特徴とする請求項１に記載の電磁式ＰＣＶバルブ。
3. 前記電磁式手段は通電を受けるための外部端子を含み、前記外部端子の一部が樹脂で被覆されてコネクタが形成されると共に、そのコネクタを形成する樹脂により前記金属ケースの一部が被覆されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁式ＰＣＶバルブ。

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