JP2012087884A - 電磁弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】蒸発燃料処理装置のパージ通路に設置される電磁弁において、蓋部材としてのバルブシート5は、バルブ6が着座または離座することにより流路を遮断または開放する弁座としてのシート面40が筒部39の下端に形成されている。一方、バルブ6が組み付けられるバルブケース4は、弁軸Zに近い側の側壁21と短手対称面Syに対して対称に補助壁22が設けられる。バルブシート5は、天板部33が側壁21の周縁端面21aに溶着されるとともに、補助壁22の補助端面22aに溶着される。これにより、バルブシート5が吸水性樹脂で成形される場合、バルブシート5が吸水したとき短手対称面Syに対してほぼ均等に膨潤するため、シート面40の傾きを抑制することができる。
【選択図】図5
Description
蓋部材が吸水性樹脂で成形される場合、蓋部材は、周縁部が弁ケースに溶着固定されているため、吸水によって膨潤すると、弁軸方向の外側へせり上がるように変形する。
弁ケースは、側壁と底壁とからなり一端に開口を有する略筒状に樹脂で成形される。弁ケースは、開口の中心軸に対して偏心して配置される弁収容部、及び、開口の中心軸に対して弁収容部と反対側に設けられ側壁もしくは底壁の外部と連通する第1ポート、を有する。
蓋部材は、樹脂で成形され、開口の周縁に形成される周縁端面に溶着または接着されて開口を塞ぐ天板部、天板部の外部と連通する第2ポート、天板部から弁収容部側に延び第2ポートと連通する流体通路を有する筒部、及び、筒部の端面に形成される弁座、を有する。
弁ケースは、弁軸に近い側の側壁と短手対称面に対して対称に補助壁を設けている。
蓋部材は、天板部が周縁端面に溶着または接着されるとともに、天板部が補助壁の開口側の端面に溶着または接着される。
これにより、蓋部材が吸水により膨潤したとき、短手対称面から溶着または接着による固定箇所までの距離が均等となるため、弁座の傾きが抑制される。よって、弁部材が弁座に着座したとき、シール不良の発生を防止することができる。
これにより、流体の最大流量が確保される。
さらに請求項3に記載の発明によると、第1ポートおよび連通路は、長手対称面に対して対称に形成される。これにより、第1ポートおよび連通路と弁軸とが一直線上に配置されるため、流体の流れが良好となる。
これにより、弁軸から蓋部材の溶着または接着部までの距離が周方向の広い範囲にわたって均等となるため、蓋部材の吸水による変形に対して有利となる。また、弁ケースの側壁の断面形状が円弧であると、電磁弁の外部への作動音の伝達を抑制することができる。
(一実施形態)
蒸発燃料処理装置10は、図2に示すように、自動車等の車両の燃料タンク11内で蒸発気化した蒸発燃料等の流体を、エンジン吸気管13に吸気管負圧を利用して導入する。このとき、蒸発燃料等の流体は、キャニスタ12を経由して吸着されることで、大気中へ放出されることが防止される。
キャニスタ12は、また、大気導入通路16を介して空気を導入可能である。大気導入通路16の途中には、外部からキャニスタ12内に流入する空気を濾過するフィルタ17、及び、常閉型の電磁式開閉弁であるキャニスタ制御弁18が設けられている。
エンジン運転中、大気導入通路16のキャニスタ制御弁18を開くことで外部からキャニスタ12へ空気が導入されるとともに、パージ通路15の電磁弁1を開くことでキャニスタ12内に吸着された蒸発燃料がエンジン吸気管13へ導入される。
電磁弁1は、常閉型の電磁式流体流量制御弁としてのデューティコントロールバルブである。電磁弁1は、ECU(エンジン制御ユニット)からの信号によって電磁弁1を通電する時間のデューティ比を制御することで、キャニスタ12からエンジン吸気管13内に導入する流体のパージ流量を制御する。
ハウジング3は、パージ通路15の途中に接続される流体流路管としての入口ポート31および出口ポート38を備える。バルブ6は、ハウジング3の内部に開閉自在に収容されている。コイルスプリング8は、バルブ6をシート面40に押し付ける方向に付勢する。電磁駆動部9は、ハウジング3の内部に一体に設けられ、バルブ6の開閉を制御する。メッシュフィルタ70は、電磁弁1に流入する流体中に混入した異物を捕捉して、エンジン吸気管13内への異物の侵入を防止する。
以下、各部の構成を詳細に説明する。なお、電磁弁1の説明では、図1の上側を上、図1の下側を下として説明する。
弁収容部20は、側壁21の径方向内側に円筒状に設けられ、バルブ6、ソレノイドコイル7等を同軸に収容する。以下、弁収容部20、バルブ6等の中心軸を弁軸Zという。
また、側壁21の端面である周縁端面21a、及び、補助壁22の端面である補助端面22aは、バルブシート5の天板部33を受け、天板部33が溶着固定される。補助端面22aは、特許請求の範囲に記載の「開口側の端面」に相当する。
樹脂モールド部55は、電磁駆動部9を被覆する。また、樹脂モールド部55には、電磁駆動部9に励磁電流を供給するためのコネクタ端子57を保持する筒状のコネクタシェル64が一体的に形成されている。
図5(a)に示すように、バルブシート5は、バルブケース4の開口4aに対応する天板部33を有している。天板部33は、バルブケース4の側壁21の周縁端面21aおよび補助壁22の補助端面22aに溶着固定され、バルブケース4の開口4aを塞ぐ。
ソレノイドコイル7は、絶縁被膜を施した導線が円筒状のコイルボビン56に複数回巻回されて構成されている。コイルボビン56は、樹脂モールド部55とステータコア51との間に設けられる。ソレノイドコイル7の径方向外側は、樹脂モールド部55により被覆されて保護されている。また、ソレノイドコイル7から延びる端末リード線は、コネクタ端子57に電気的に接続されている。
バルブ6の上端部は円環状のゴムシール部となっており、ソレノイドコイル7の非通電時にコイルスプリング8の付勢力によって、シート面40に着座する(図3(b)参照)。また、バルブ6のゴムシール部は、ソレノイドコイル7の通電時にシート面40から離座する(図3(a)参照)。これにより、弁孔36がバルブ室46と連通する。
バルブ6の下端部は円環状のゴムクッション部となっており、ピース54の上端面に当接可能である。なお、バルブ6のゴムクッション部は、バルブ6がピース54の上端面に当接した際の衝撃を吸収する。
バルブケース4に、電磁駆動部9、バルブ6およびコイルスプリング8が組み付けられたサブアッセンブリを、コイルアッセンブリ2という。電磁弁1は、コイルアッセンブリ2にメッシュフィルタ70を組み付け、バルブシート5を溶着して完成品となる。
次に、本発明の一実施形態による電磁弁1の作用を説明する。
ECUからソレノイドコイル7に励磁電流が供給されると、ソレノイドコイル7の周囲に磁束が発生し、ステータコア51、ヨーク52、及び、ムービングコア53が磁化されるため、ムービングコア53には、ステータコア51の段差面51cに近づく方向への電磁吸引力が働く。
すると、キャニスタ12内の吸着剤より脱離した蒸発燃料は、キャニスタ12→パージ通路15の上流部→電磁弁1の入口ポート31→入口流路32→チャンバ41→連通路23→メッシュフィルタ70→円環状空間44→円環状空間45→バルブ室46→弁孔36→出口流路37→電磁弁1の出口ポート38→パージ通路15の下流部を経由してエンジン吸気管13内に導入される。このとき、流体中に混入したメッシュ開口サイズ以上の異物がメッシュ部71に捕捉されることにより、異物がエンジン吸気管13へ侵入することを防止する。
電磁弁1への通電時間が長い時には、ソレノイドコイル7に流れる平均電流が大きくなる。すると、ムービングコア53がコイルスプリング8の付勢力に抗してステータコア51の段差面51cに近づく方向に動き、このムービングコア53の動きに連動してバルブ6のリフト量が大きくなり、バルブ開度が大きくなる。これにより、パージ流量が多くなる。
電磁弁1への通電が停止された時には、ムービングコア53がコイルスプリング8の付勢力によって初期位置まで戻され、このムービングコア53の動きに連動してバルブ6がシート面40に着座する。これにより、パージ通路15は閉鎖される。
ところで、電磁弁1に導入される蒸発燃料中にアルコール燃料が含まれる場合には、バルブケースおよびバルブシートの樹脂材料として、加水分解しやすいPBT(ポリブチレンテレフタレート)等は不適当である。一方、PA66等は、加水分解はしないものの、アルコールの脱水反応によって生成する水分を吸水しやすいという特性がある。そこで、特に肉厚が相対的に薄いバルブシートの天板部33が吸水したとき、シート面40がバルブ6との平行度を維持することができるか否かが問題となる。
次に、本発明の一実施形態による電磁弁1の効果を説明する。
(1)バルブケース4に、反チャンバ側の側壁21bと短手対称面Syに対して対称に補助壁22が設けられ、天板部33が側壁21bの周縁端面21aおよび補助壁22の補助端面22aに溶着固定されることで、反チャンバ側およびチャンバ側での弁軸Zから固定箇所までの距離がほぼ均等となる。これにより、バルブシート5が吸水性樹脂で成形される場合、バルブシート5が吸水したとき短手対称面Syに対してほぼ均等に膨潤するため、シート面40の傾きを抑制することができる。よって、バルブ6がシート面40に着座したとき、シール不良の発生を防止することができる。
(3)入口ポート31および連通路23は、長手対称面Syに対して対称に形成されることで、入口ポート31、連通路23、弁軸Zが一直線上に配置されるため、蒸発燃料の流れが良好となる。
(5)バルブケース4の開口4aは略長円形状であり、反チャンバ側の側壁21b、および補助壁22の、弁軸Zに直交方向の断面形状は円弧である。これにより、弁軸Zから固定箇所までの距離が、周方向の広い範囲にわたって均等となるため、バルブシート5の吸水に対して有利となる。また、バルブケース4の側壁21の断面形状が円弧であると、電磁弁1外部への作動音の伝達を抑制することができる。
(ア)上記の実施形態では、バルブケース4の開口4aは略長円形状に形成され、補助壁22は略円弧状に設けられる。しかし、本発明の電磁弁の形態はこれに限らない。その他の実施形態によるバルブケースの開口形状および補助壁の形状の例を図7に示す。
図7(a)に示す実施形態では、バルブケース91の開口91aは角丸めされた略長方形状であり、弁軸Zが開口の中心軸Cに対して偏心している。補助壁82は、バルブケース91の反チャンバ側の側壁81と短手対称面Syに対して対称に、略直線状に設けられる。補助壁82には、連通路23が長手対称面Sxに対して対称に形成される。
(ウ)上記の実施形態では、筒部39の径方向外側と天板部33とを連結する複数のリブ35を弁軸Zに対して対称に周方向に12箇所設けている。複数のリブの数や形状はこれに限らない。また、複数のリブを設けず、筒部と天板部との隅Rを大きくしたり、天板部の肉厚を厚くしたりすることで、天板部変形を抑制するようにしてもよい。
(オ)上記の実施形態では、柵状のメッシュフィルタ70を採用しているが、フィルタとして、略円筒形状のフィルタが筒部を囲むように設置されてもよい。また、樹脂のメッシュ状シートに代えて、金網、不織布などを採用してもよい。
(キ)上記の実施形態では電磁弁として電磁式流量制御弁を採用しているが、電磁弁として電磁式開閉弁を採用してもよい。また、常閉型(ノーマリクローズタイプ)の電磁弁だけでなく、常開型(ノーマリオープンタイプ)の電磁弁に本発明を適用してもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
2 ・・・コイルアッセンブリ、
3 ・・・ハウジング、
4 ・・・バルブケース(弁ケース)、
4a・・・開口、
5 ・・・バルブシート(蓋部材)、
6 ・・・バルブ(弁部材)、
7 ・・・ソレノイドコイル、
8 ・・・コイルスプリング(付勢手段)、
9 ・・・電磁駆動部、
20 ・・・弁収容部、
21 ・・・側壁、
21a・・・周縁端面、
22 ・・・補助壁、
22a・・・補助端面(開口側の端面)、
23 ・・・連通路、
27 ・・・底壁、
31 ・・・入口ポート(第1ポート)、
33 ・・・天板部、
35 ・・・リブ、
38 ・・・出口ポート(第2ポート)、
39 ・・・筒部、
40 ・・・シート面(弁座)、
41 ・・・チャンバ、
C ・・・開口の中心軸、
Z ・・・弁軸、
Sx ・・・長手対称面、
Sy ・・・短手対称面。
Claims (6)
- 側壁と底壁とからなり一端に開口を有する略筒状に樹脂で成形され、前記開口の中心軸に対して偏心して配置される弁収容部、及び、前記開口の中心軸に対して前記弁収容部と反対側に設けられ前記側壁もしくは前記底壁の外部と連通する第1ポート、を有する弁ケースと、
樹脂で成形され、前記開口の周縁に形成される周縁端面に溶着または接着されて前記開口を塞ぐ天板部、前記天板部の外部と連通する第2ポート、前記天板部から前記弁収容部側に延び前記第2ポートと連通する流体通路を有する筒部、及び、前記筒部の端面に形成される弁座、を有する蓋部材と、
前記弁収容部に収容され、前記弁座に着座または離座することにより、前記第1ポートと前記第2ポート間の流体の流路を遮断または連通する弁部材と、
前記弁収容部に収容され、前記弁部材を閉弁または開弁方向へ付勢する付勢手段と、
前記弁収容部に収容され、電磁吸引力を発生させることにより、前記付勢手段に抗して前記弁部材を開弁または閉弁方向へ駆動する電磁駆動部と、
を備え、
前記弁収容部の中心軸である弁軸と前記開口の中心軸とを含む仮想平面を長手対称面とし、前記弁軸を含み当該長手対称面と直交する仮想平面を短手対称面とすると、
前記弁ケースは、前記弁軸に近い側の側壁と前記短手対称面に対して対称に補助壁を設けており、
前記蓋部材は、前記天板部が前記周縁端面に溶着または接着されるとともに、前記天板部が前記補助壁の前記開口側の端面に溶着または接着されることを特徴とする電磁弁。 - 前記補助壁は、前記第1ポートの流路面積以上の流路面積を有し前記第1ポートと前記弁収容部とを連通する連通路が形成されることを特徴とする請求項1に記載の電磁弁。
- 前記第1ポートおよび前記連通路は、前記長手対称面に対して対称に形成されることを特徴とする請求項2に記載の電磁弁。
- 前記蓋部材は、前記筒部の径方向外側と前記天板部とを連結する複数のリブを前記弁軸に対して対称に設けていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電磁弁。
- 前記弁ケースの前記弁軸に近い側の側壁および前記補助壁は、前記弁軸に直交方向の断面形状が円弧であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電磁弁。
- 前記第1ポートは、前記弁ケースの外部から流体を導入する入口ポートであり、
前記第2ポートは、前記蓋部材の外部に流体を排出する出口ポートであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電磁弁。
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