JP2021011939A - 流体制御弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体洩れ量の抑制が図れる流体制御弁装置を提供する。【解決手段】２次空気制御弁１は、電磁力によってポペットバルブ４を吸引して軸方向に変位させる電磁弁である。２次空気制御弁１は、コイルスプリング７とバルブ軸部５ｂと閉弁時に弁座に接触する弁体５とを備える。２次空気制御弁１は、弁体５を支持し、弁体５とともに軸方向に変位するバルブ頭部５ａおよびシャフト部６を備える。２次空気制御弁１は、バルブ頭部５ａとシャフト部６とを連結する弾性変形可能な自在継手部９を備える。自在継手部９は、弾性変形することによって弁座に対して弁体５を傾いた姿勢にする。【選択図】図２

Description

この明細書における開示は、流体通路を流れる流体の流れを制御する流体制御弁装置に関する。

特許文献１には、流体制御弁が開示されている。この流体制御弁は、ガソリンエンジンの始動時に、２次空気流路管内に発生する２次空気を、排気ガス浄化装置としての三元触媒コンバータに導いて三元触媒の暖機を促進させる２次空気供給システムに設けられている。

特開２００８−７５８２７号公報

特許文献１の装置では、エンジンの排ガスが逆流することによる排気圧が流体制御弁に作用した場合に、排ガスに含まれる異物が弁体やバルブシートに付着することがある。この状態で弁体が閉弁すると、噛みこまれた異物によって弁体がバルブシートに対して傾いて流体洩れ量が大きくなる。

この明細書における開示の目的は、流体洩れ量の抑制が図れる流体制御弁装置を提供することである。

この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。

開示された流体制御弁装置のひとつは、流体が流下する流体通過口（５５）が形成された弁座（３）を内部に有するハウジング（２）と、弁座に接触して閉弁し弁座から離間して開弁することにより流体通過口を開閉可能な弁体（５）と、弁体を支持し、弁体とともに軸方向に変位する弁体支持部（５ｂ，６）と、弁体支持部に設けられた弾性変形可能な部分であり、弾性変形して弁座に対して弁体を傾いた姿勢にする自在継手部（９；１０９；２０９；３０９）と、を備える。

この流体制御弁装置によれば、自在継手部が弾性変形することによって弁座に対して弁体を傾いた姿勢にできる機能を有する。異物等を噛み込んだ状態で閉弁動作が行われた場合に、弁体が弁座を押す力が大きくなるにつれて自在継手部が弾性変形するようになる。この弾性変形によって弁体が傾くため、弾性変形前に弁座から浮いていた弁体の部分が弁座に接触するようになり、弁体と弁座の接触面積が増加する。このように閉弁動作が進行することによれば、流体洩れ量の抑制が図れる流体制御弁装置を提供できる。

２次空気制御弁を備える２次空気供給システムの構成を示す概要図である。 ２次空気制御弁の構成を示す断面図である。 第１実施形態の自在継手部の断面図である。 第２実施形態の自在継手部の断面図である。 第３実施形態の自在継手部の断面図である。 第４実施形態の自在継手部の断面図である。 第５実施形態の自在継手部について閉弁状態を示した断面図である。 第５実施形態の自在継手部について開弁状態を示した断面図である。

以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る流体制御弁装置について図１〜図３を参照しながら説明する。２次空気制御弁１は、明細書に開示の目的を達成可能な、流体の流量を制御する流体制御弁装置の一例である。２次空気制御弁１は、ガソリンエンジン等の内燃機関の始動時に、２次空気流路管１１，１２内に発生する２次空気について、流下流量を制御する流体制御弁装置である。２次空気制御弁１は、２次空気供給システムに組み込まれている。２次空気供給システムは、流量が制御される２次空気を、排気ガス浄化装置としての三元触媒コンバータ１３に導いて三元触媒の暖機を促進させる。２次空気供給システムは、例えば、自動車等のエンジンルームに搭載されている。電動エアポンプ１４と２次空気制御弁１とは、気密性を確保するように２次空気流路管１１を介して接続されている。２次空気制御弁１とエンジン排気管１６とは、気密性を確保するように２次空気流路管１２を介して接続されている。

三元触媒コンバータ１３は、一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物の３つの物質を一括して化学反応により、無害な成分に変化させる。これらの物質は、エンジン１０の各気筒の燃焼室から排出される排気ガス中の有害成分とされている。三元触媒コンバータ１３は、特に酸化作用によって炭化水素を無害な水に変化させる内燃機関の排気ガス浄化装置である。

エンジン１０は、吸入空気と燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて得る熱エネルギーにより出力を得る。エンジン１０は、各気筒の燃焼室内に吸入空気を供給するためのエンジン吸気管１５と、エンジン排気管１６とを有する。エンジン排気管１６は、各気筒の燃焼室から流出した排気ガスを三元触媒コンバータ１３を経由して外部に排出する配管である。エンジン１０は、シリンダボア内でピストン１７を摺動自在に支持するシリンダブロックと、吸気ポートおよび排気ポートが形成されたシリンダヘッドとを備える。

エンジン１０の吸気ポートおよび排気ポートは、吸気バルブ１８および排気バルブ１９によって開閉される。エンジン１０のシリンダヘッドには、先端部が燃焼室に露出するようにスパークプラグ２０が取り付けられている。吸気ポートの壁面または吸気バルブ１８の背壁面には、燃料を噴射する電磁式の燃料噴射弁２１が取り付けられている。

エンジン吸気管１５の内部には、吸気ポートを介してエンジン１０の燃焼室に連通する吸気通路が形成されている。この吸気通路には、エンジン１０の燃焼室内に吸入される吸入空気が流れる。エンジン吸気管１５の内部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ２２と、スロットルバルブ２４とが収容されている。スロットルバルブ２４は、アクセルペダル２３の踏み込み量、すなわちアクセル開度に対応して開閉動作を行う。

エンジン排気管１６の内部には、排気ポートを介してエンジン１０の燃焼室に連通する排気通路が形成されている。この排気通路には、エンジン１０の燃焼室から流出して三元触媒コンバータ１３に向かう排気ガスが流れる。エンジン排気管１６には、排気ガス中の酸素濃度である、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ２５、触媒温度センサ２６、および排気温度センサ等が設置されている。触媒温度センサ２６は三元触媒の温度を検出し、排気温度センサは排気ガス温度を検出する。

２次空気供給システムは、２次空気制御弁１、２次空気流路管１１，１２、電動エアポンプ１４等によって構成されている。２次空気流路管１１や２次空気流路管１２の内部には、エンジン排気管１６内の排気通路に連通する２次空気通路が形成されており、この２次空気通路を２次空気が流れる。

電動エアポンプ１４は、２次空気流路管１１の上流端に気密的に接続されている。電動エアポンプ１４は、電動モータと、電動モータによって回転駆動されるポンプインペラと、ポンプインペラ側への異物の侵入を防止するエアフィルタとを有する。電動エアポンプ１４は、電動モータを収容するモータハウジング３１と、ポンプインペラを回転自在に収容するポンプハウジング３２と、フィルタケース３４とを有する。フィルタケース３４は、エアダクト３３を介してポンプハウジング３２に気密的に結合されている。

２次空気制御弁１は、２次空気流路管１１と２次空気流路管１２の間に気密性を確保するように接続されている。２次空気制御弁１には、２次空気の圧力を検出する圧力センサ２７等が設置されている。２次空気制御弁１は、電磁式の通路開閉弁を構成するエアスイッチングバルブと逆止弁とを一体化した電磁式の流体制御弁である。エアスイッチングバルブは、以下、ＡＳＶとも称する。電磁式の流体制御弁は、コンビバルブモジュールとも称する。ＡＳＶは、ハウジング２の内部に形成される２次空気通路を開閉する装置である。逆止弁は、２次空気流路管１２とエンジン排気管１６の合流部から、排気ガス等の流体がＡＳＶ側および電動エアポンプ側のシステム内部に逆流する不具合を防止する。

逆止弁は、ハウジング２よりも２次空気流れの下流側に結合されたハウジング４１と、ハウジング４１に保持された金属プレート４２とを備える。逆止弁は、薄板状のリードバルブ４４とリードストッパ４５とを備える。リードバルブ４４は、金属プレート４２に形成された複数個の空気通過口４３を開閉する。リードストッパ４５は、リードバルブ４４の開き具合または最大開度を規制する部材である。

ハウジング４１は、２次空気流路管１２の上流端に気密性を確保するように接続されている。リードバルブ４４の開弁時に、複数の空気通過口４３からハウジング４１内の流体導出通路４６に流入した２次空気は出力ポート４７より２次空気流路管１２内に流出する。リードバルブ４４は、電動エアポンプ１４から吐出される２次空気の圧力によって開弁する逆止弁を構成する。

ＡＳＶは、ハウジング２に設けられたバルブシート３と、バルブシート３に対して接近、離間して弁座の中心軸線に沿うように往復直線運動を行うポペットバルブ４とを備える。ＡＳＶは、ソレノイド部が発生する電磁力によってポペットバルブ４を吸引して軸方向に変位させる電磁弁である。ポペットバルブ４は、コイルスプリング７と、バルブ軸部５ｂと、閉弁時に弁座に接触する弁体５とを備える。弁体５は、バルブ軸部５ｂの端部に一体に設けられたバルブ頭部５ａとシール部５ｃとを備える。バルブ軸部５ｂは、空気通過口５５をその軸方向に貫通するように設けられている。バルブ頭部５ａは、上流側または上方に位置する背面部が弁座よりも下流側または下方に位置するように設けられている。弁体５は、下流側または下方から、弁座に着座するように設けられている。

コイルスプリング７は、バルブ頭部５ａおよびバルブ軸部５ｂを閉弁作動方向に付勢する弾性部材である。シール部５ｃは、バルブ頭部５ａの周囲を取り囲むように焼き付け等の手段を用いて取り付けられたシールゴムである。シール部５ｃは、弁体５の閉弁状態において弁座に接触して空気通過口５５を閉じる。シール部５ｃは、弁体５の開弁状態において弁座から離間して空気通過口５５を開放する。

バルブ軸部５ｂは、自在継手部９を介してシャフト部６に結合している。シャフト部６は硬質材で形成されており、例えば金属である。バルブ軸部５ｂは、シャフト部６に対して同軸となるように設置されている。バルブ軸部５ｂは硬質材で形成されており、例えば金属である。シャフト部６は、可動コア６７に結合されており、可動コア６７と一体に軸方向に変位する。バルブ軸部５ｂは、弁体側に位置する第１軸部である。シャフト部６は、第１軸部よりもソレノイド部側に位置する第２軸部である。

バルブ軸部５ｂとシャフト部６は、弁体５を支持し、弁体５とともに軸方向に変位する弁体支持部に含まれる。自在継手部９は、弁体支持部に設けられた弾性変形可能な部分である。弁体支持部は、軸方向に変位することにより、弁座に対して弁体５を開閉する。自在継手部９は、バルブ軸部５ｂとシャフト部６とを連結する弾性変形可能な部材である。自在継手部９は、シャフト部６の軸心に対してバルブ軸部５ｂの軸心が傾いた状態になったときにこの傾き状態に追随して弾性変形する材質によって形成されている。

自在継手部９は外力が作用していない状態において柱状体をなしている。自在継手部９は、バルブ軸部５ｂやシャフト部６よりも、軸方向に直交する径方向に大きい体格を有している。自在継手部９は、それ自体が軸方向および径方向に伸縮可能な部材である。バルブ軸部５ｂとシャフト部６は、自在継手部９が非変形状態であるときに比べて、自在継手部９の弾性変形によって離間したり接近したりすることができる。自在継手部９は、軸心または軸方向に対して、弓なりに曲がる撓み部でもある。

自在継手部９は、互いに接触していないバルブ軸部５ｂとシャフト部６とを連結する連結部である。バルブ軸部５ｂとシャフト部６と間には、軸方向に所定の長さを有する自在継手部９が介在している。自在継手部９は、弁体側の一端面９ａにおいてバルブ軸部５ｂの先端面に接着されている。自在継手部９は、コイルスプリング７側の他端面９ｂにおいてシャフト部６の先端面に接着されている。自在継手部９の一端面９ａとバルブ軸部５ｂの先端面とは、接着剤を塗布して接触した状態で熱によって焼き付け接合されている。自在継手部９の他端面９ｂとシャフト部６の先端面とは、接着剤を塗布して接触した状態で熱によって焼き付け接合されている。自在継手部９とバルブ軸部５ｂまたはシャフト部６とは接合部を接着剤によって一体に結合してもよいし、ねじ、かしめ金具等の結合部品を用いて一体に結合してもよい。

例えば、粉塵、粒子、凝固物などの異物が弁座や弁体５に付着した場合に、異物を噛み込んだ状態で弁体５が閉弁動作することがある。この状態では、弁体５は異物を噛み込んだ部分のみで異物を介して弁座に接触し、弁体５と弁座とが接触していない隙間から流体が洩れるという不具合が発生することになる。このような現象が起こると、流体制御弁装置は所望の流量制御機能を適正に発揮することができない。そこで、ＡＳＶは、弁座の中心軸に対してバルブ軸部５ｂの軸心を傾けることが可能な自在継手部９を有する構成により、この現象を抑制することに寄与する。

自在継手部９は、例えば、弾性変形可能な樹脂、シリコーンゴム等のエラストマで形成されている。自在継手部９は、フッ素を含み、金属酸化物を含まないゴムによって形成されていることが好ましい。自在継手部９は、例えば金属酸化物を含まないフロロシリコンゴムによって形成されていることが好ましい。フロロシリコンゴムは、２００℃の環境下において劣化しない耐熱性を有するため、好ましい特性を有する自在継手部９を提供できる。

自在継手部９は、１５０℃の環境下において硬化および溶融しないような耐熱性を有する材質によって形成されていることが好ましい。

シャフト部６における中間部の外周には、シャフト部６における摺動部への粉塵の侵入を防止するための円環状のシールラバー６３が装着されている。さらにシールラバー６３におけるコイルスプリング７側には、プレートプレッシャ６４が設置されている。プレートプレッシャ６４は、ポペットバルブ４の最大リフト量を規制するストッパとして機能する。

２次空気供給システムは、電子式制御装置（ＥＣＵ）であるエンジン制御ユニットを備える。エンジン制御ユニットは、エンジン１０の運転状態に基づいて２次空気制御弁１の動力源であるアクチュエータと電動エアポンプ１４の動力源である電動モータとを制御する。ＥＣＵは、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラム、データを保存する記憶装置、入力回路、出力回路、電磁弁駆動回路およびポンプ駆動回路等を有する。ＥＣＵは、イグニッションスイッチがオンされると、制御プログラムに基づいて２次空気制御弁１のアクチュエータに供給する駆動電力を調整してＡＳＶの開閉動作を制御する。ＥＣＵは、電動エアポンプ１４の電動モータに供給する供給電力を調整して電動エアポンプ１４の回転動作、例えば回転速度を制御する。

ＥＣＵは、エンジン始動時に、排気温度センサによって排気ガス温度を検出する。ＥＣＵは、排気ガス温度が所定値以下であるとき、ポペットバルブ４を開弁駆動するように、２次空気制御弁１のアクチュエータに駆動電力を供給する。このとき、電動エアポンプ１４の電動モータにも電力が供給されるため、２次空気流路管１１，１２の内部に２次空気流が発生する。ＥＣＵは、電動エアポンプ１４の異常故障を診断する故障診断機能を備える。ＥＣＵは、圧力センサ２７によって検出した２次空気流路管１１，１２の２次空気圧力が所定の圧力範囲から外れている場合に異常であると判定する。ＥＣＵは、２次空気制御弁１のアクチュエータへの供給電力および電動エアポンプ１４の電動モータを制限または遮断する。

ＡＳＶのハウジング２、ハウジング４１は、金属材料、例えば、アルミニウムダイカスト等により製造される。ハウジング２には、円筒状の筒壁部５１が形成されている。筒壁部５１の内側には、ポペットバルブ４が通路を開閉自在に収容、保持されている。筒壁部５１には、ポペットバルブ４の軸方向に対して半径方向に延びる入力パイプ５２が一体に設けられている。

この実施形態では、入力パイプ５２内の入力ポート５３から流体導入通路５４を経由して、弁座の内側に位置する空気通過口５５に２次空気が流下する。ハウジング２の出口部には、空気通過口５５と逆止弁の空気通過口４３とを連通させる連通路５６が形成されている。ハウジング２の出口部に位置する開口端縁部には、ハウジング４１と結合する結合部５７が形成されている。この実施形態では、空気通過口５５、流体導入通路５４および連通路５６によって、ＡＳＶの内部に形成される２次空気通路が構成されている。

筒壁部５１の内周部には、ハウジング２の内部を流体導入通路５４と連通路５６とに区画する円環状の隔壁部５８が設けられている。図２に示すように、少なくとも隔壁部５８には、弁体５が着座することが可能な円環状の弁座と通路壁とが一体に設けられている。バルブシート３には、流体が流下する流体通過口として、２次空気が通過する円形状の空気通過口５５が形成されている。

ＡＳＶは、ポペットバルブ４を開弁方向に駆動するバルブ駆動装置であるアクチュエータを備えている。このアクチュエータは、筒壁部５１と、通電によって磁力を発生するコイル８を含む電磁石と、この電磁石に吸引される可動コア６７とを備えている。電磁石は、ソレノイド部でもあり、コイル８、ステータコア６５およびヨーク６６を有する。ステータコア６５およびヨーク６６は、コイル８に駆動電力が供給されることにより磁化されて電磁石となる。ステータコア６５は、可動コア６７を吸引するための吸引部を有する。

可動コア６７は、バルブ軸部５ｂの上部に位置する径小部の外周に圧入固定されている。コイル８に駆動電力が供給されると、可動コア６７は磁化されてポペットバルブ４を伴ってストローク方向である軸方向の下方に移動する。この実施形態におけるＡＳＶは、コイル８とともに磁気回路を形成する複数の磁性体としてステータコア６５、ヨーク６６および可動コア６７を有する。コイル８およびステータコア６５、ヨーク６６および可動コア６７は、弁体支持部を駆動する電磁力を発生するソレノイド部に含まれる。コイル８とともに磁気回路を形成する複数の磁性体として、ヨーク６６を廃止しステータコア６５および可動コア６７のみを有するように構成してもよい。ステータコア６５は、２個以上に分割された構成であってもよい。

コイルスプリング７は、プレートプレッシャ６４と可動コア６７との間に収容されて保持されている。コイルスプリング７は、可動コア６７に対して、可動コア６７をデフォルト位置に戻す方向に付勢力であるスプリング荷重を発生する。コイルスプリング７は、ポペットバルブ４および可動コア６７に対して、シャフト部６を弁座から離れる方向に付勢する付勢力を発生する荷重付与手段として機能する。

コイル８は、樹脂製のコイルボビン６９の外周に、絶縁被膜を施した導線が複数回巻装されている。コイル８は、駆動電力が供給されると磁気吸引力を発生する励磁コイルであり、通電されると周囲に磁束を発生する。この磁束の発生により、可動コア６７、ステータコア６５およびヨーク６６が磁化されるため、可動コア６７がステータコア６５に吸引されてストローク方向に移動する。コイル８およびコイルボビン６９は、筒壁部５１またはヨーク６６の内周とステータコア６５の円筒状部の外周との間に形成される円筒状空間に保持されている。

コイル８は、コイルボビン６９の一対の鍔状部間に巻装されたコイル部、およびコイル部より取り出された一対の端末リード線を有する。コイル部の外周側は、樹脂ケースとして機能する樹脂モールド部材によって被覆されて保護されている。コイル８の一対の端末リード線は、一対の外部接続端子であるターミナル７０に、例えば、かしめ、溶接等により電気的に接続されている。一対のターミナル７０の先端部は、樹脂製のコネクタハウジング７１のコネクタ７２内に露出している。ターミナル７０は、外部電源側または電磁弁駆動回路側のコネクタに差し込まれて、電気的な接続をなすコネクタピンとして機能する。

バルブシート３は、弁体５が開閉する弁座を含み、ハウジング２と同一の材料によって形成されている。バルブシート３は、空気通過口５５の開口周縁部に設けられた弁座と、弁座の周囲から２次空気流れの下流側に延びる通路壁とを備えている。

ポペットバルブ４は、バルブ頭部５ａが弁座から下流側へ最も離間しているバルブ全開時に、逆止弁と弁座との間に形成される空間でバルブ頭部５ａが保持されている。ポペットバルブ４は、開弁動作時に、ポペットバルブ４の軸心に沿った下流側、すなわち逆止弁側に移動する。ポペットバルブ４がバルブ軸部５ｂの軸方向に沿って往復運動することにより、バルブ頭部５ａおよび弁体５は弁座に対して軸方向に変位する。ＡＳＶは、ポペットバルブ４が開弁側に最も移動すると、バルブ頭部５ａおよび弁体５が弁座から離間して、空気通過口５５を開放するバルブ全開位置に設定される。ＡＳＶは、ポペットバルブ４が閉弁方向に移動すると、弁体５が弁座に着座して空気通過口５５を閉鎖するバルブ全閉位置に設定される。

第１実施形態の流体制御弁装置がもたらす作用効果について説明する。流体制御弁装置は、弁座に接触して閉弁し弁座から離間して開弁することにより空気通過口５５を開閉可能な弁体５と、弁体５を支持し、弁体５とともに軸方向に変位する弁体支持部とを備える。流体制御弁装置は、弁体支持部に設けられた弾性変形可能な部分であり、弾性変形して弁座に対して弁体５を傾いた姿勢にする自在継手部９を備える。

流体制御弁装置によれば、自在継手部９が弾性変形することによって弁座に対して弁体５を傾いた姿勢にできる。異物等を噛み込んだ状態で閉弁動作が行われた場合に、弁体５が弁座を押す力が大きくなるにつれて自在継手部９が弾性変形するようになる。この弾性変形によって弁体５が傾くため、弾性変形前に弁座から浮いていた弁体５の部分が弁座に接触するようになり、弁体５と弁座の接触面積が増加する。このように閉弁動作が進行することによって、流体制御弁装置は流体洩れ量を抑制できる。

流体制御弁装置は、弁体支持部を駆動する電磁力を発生するソレノイド部を備える。弁体支持部は、弁体５側に位置する第１軸部と、第１軸部よりもソレノイド部側に位置する第２軸部とを含む。自在継手部９は、第１軸部と第２軸部の間に介在して、互いに非接触である第１軸部と第２軸部とを連結する連結部である。この構成によれば、自在継手部９が弾性変形すると、弁体５側の第１軸部の軸心を第２軸部の軸心に対して傾かせることができる。この傾きにより、弾性変形前に弁座から浮いていた弁体５の部分を弁座に接触させることができ、弁体が異物等を噛み込んだ状態であっても流体洩れ量を抑制できる。

自在継手部９はフッ素を含み、金属酸化物を含まないゴムによって形成されている。これによれば、２００℃の環境下でも弾性変形可能な自在継手部９を備えるため、高温環境下で使用可能な流体制御弁装置を提供できる。例えば、自動車等のエンジンルームに搭載されている２次空気供給システムにおいて好適な流体制御弁装置を提供できる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態の自在継手部９の他の形態である自在継手部１０９について図４を参照して説明する。図４において、第１実施形態と同様の構成は同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏する。第２実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

図４は、自在継手部１０９と弁体支持部との結合状態を示している。自在継手部１０９は、弁体支持部と結合する部位およびこれに係る構成が第１実施形態に対して相違する。

自在継手部１０９は、バルブ軸部５ｂとシャフト部６との間に介在する介在部９１と、介在部９１よりも外周側に介在部９１と一体に設けられた外周包囲部９２とを有する。自在継手部１０９は、第１実施形態に記載した自在継手部９と同様の材質によって形成されている。

介在部９１は、バルブ軸部５ｂとシャフト部６に挟まれた盤状部である。バルブ軸部５ｂにおける先端部と介在部９１における弁体側の端面９１ａとは、接着剤を塗布して接触した状態で熱によって焼き付け接合されている。シャフト部６における先端部と介在部９１におけるソレノイド部側の端面９１ａとは、接着剤を塗布して接触した状態で熱によって焼き付け接合されている。

外周包囲部９２は、介在部９１を取り囲むように介在部９１に一体に設けられた筒状部である。外周包囲部９２は、介在部９１よりも長い軸方向長さを有する。外周包囲部９２は、弁体側とソレノイド部側との両方について介在部９１よりも軸方向に突出する形状である。この形状により、自在継手部１０９は、弁体側とソレノイド部側との両方に軸方向に凹む凹部９３を備えている。凹部９３は、底面である端面９１ａと、端面９１ａを囲む内周面とを含んで形成されている。

バルブ軸部５ｂにおける先端部側の外周面と外周包囲部９２における弁体側の内周面とは、接着剤を塗布して接触した状態で熱によって焼き付け接合されている。シャフト部６における先端部側の外周面と外周包囲部９２におけるソレノイド部側の内周面とは、接着剤を塗布して接触した状態で熱によって焼き付け接合されている。

第２実施形態の流体制御弁装置は、弁体支持部に設けられた弾性変形可能な部分であり、弾性変形して弁座に対して弁体５を傾いた姿勢にする自在継手部１０９を備える。自在継手部１０９は、第１軸部における先端部と第２軸部における先端部とに接触して支持する介在部９１と、第１軸部における外周部と第２軸部における外周部とに接触して支持する外周包囲部９２とを含む。

この自在継手部１０９によれば、第１軸部および第２軸部を、介在部９１によって軸方向に支持でき、さらに外周包囲部９２によって径方向に支持できる。この支持構造により、弾性変形状態において弁体支持部の脱落防止機能を高めた自在継手部１０９を備えた流体制御弁装置を提供できる。

（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態の自在継手部９の他の形態である自在継手部２０９について図５を参照して説明する。図５において、第１実施形態と同様の構成は同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏する。第３実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様であり、以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

図５は、自在継手部２０９と弁体支持部との結合状態を示している。自在継手部２０９は、弁体支持部と結合する部位およびこれに係る構成が第１実施形態に対して相違する。

自在継手部２０９は、バルブ軸部５ｂとシャフト部６との間に介在する介在部２９１と、介在部２９１よりも外周側に介在部２９１と一体である外周包囲部２９２とを有する。自在継手部２０９は、第１実施形態に記載した自在継手部９と同様の材質によって形成されている。

介在部２９１は、バルブ軸部５ｂとシャフト部６に挟まれた盤状部である。バルブ軸部５ｂにおける先端部と介在部２９１における弁体側の端面２９１ａとは、接着剤を塗布して接触した状態で熱によって焼き付け接合されている。シャフト部６における先端部と介在部２９１におけるソレノイド部側の端面２９１ａとは、接着剤を塗布して接触した状態で熱によって焼き付け接合されている。

外周包囲部２９２は、介在部２９１を取り囲むように介在部２９１に一体に設けられた筒状部である。外周包囲部２９２は、介在部２９１よりも長い軸方向長さを有する。外周包囲部２９２は、弁体側とソレノイド部側との両方について介在部２９１よりも軸方向に突出する形状である。この形状により、自在継手部２０９は、弁体側とソレノイド部側との両方に軸方向に凹む凹部を備えている。端面２９１ａは凹部の底面である。

バルブ軸部５ｂにおける先端部側の外周面と外周包囲部２９２における弁体側の内周面とは、接着剤を塗布して接触した状態で熱によって焼き付け接合されている。シャフト部６における先端部側の外周面と外周包囲部２９２におけるソレノイド部側の内周面とは、接着剤を塗布して接触した状態で熱によって焼き付け接合されている。

バルブ軸部５ｂは、軸方向に隣接する他の部位である小径軸部５ｂ１よりも径外側に突出して外径が大きく形成された第１大径部５ｂ２を有する。第１大径部５ｂ２は、バルブ軸部５ｂの先端部に位置している盤状部である。したがって、バルブ軸部５ｂの先端部は、弁体側の部位よりも径外側に突出して外径が大きい部分である。第１大径部５ｂ２は、バルブ軸部５ｂの先端部において全周にわたって設けられている。

シャフト部６は、軸方向に隣接する他の部位である小径軸部６１よりも径外側に突出して外径が大きく形成された第２大径部６２を有する。第２大径部６２は、シャフト部６の先端部に位置している盤状部である。したがって、シャフト部６の先端部は、ソレノイド部側の部位よりも外径が大きい部分である。第２大径部６２は、シャフト部６の先端部において全周にわたって設けられている。

外周包囲部２９２には、第１軸部の第１大径部５ｂ２と第２軸部の第２大径部６２とが嵌る凹部２９２ａが設けられている。凹部２９２ａは、径外側に凹んで、第１大径部５ｂ２や第２大径部６２が嵌り合う形状に形成されている。凹部２９２ａは、外周包囲部２９２において全周にわたって設けられて、環状溝部を形成している。外周包囲部２９２には、弁体側とソレノイド部側において、径内側に突出する環状部２９３が設けられている。弁体側の環状部２９３は、その内周面が小径軸部５ｂ１に接触して小径軸部５ｂ１を径方向に支持している。ソレノイド部側の環状部２９３は、その内周面が小径軸部６１に接触して小径軸部６１を径方向に支持している。

第３実施形態の流体制御弁装置は、弁体支持部に設けられた弾性変形可能な部分であり、弾性変形して弁座に対して弁体５を傾いた姿勢にする自在継手部２０９を備える。自在継手部２０９は、第１軸部における先端部と第２軸部における先端部とに接触して支持する介在部２９１と、第１軸部における外周部と第２軸部における外周部とに接触して支持する外周包囲部２９２とを含む。

この自在継手部２０９によれば、第１軸部および第２軸部を、介在部２９１によって軸方向に支持でき、さらに外周包囲部２９２によって径方向に支持できる。この支持構造により、弾性変形状態において弁体支持部の脱落防止機能を高めた自在継手部２０９を備えた流体制御弁装置を提供できる。

外周包囲部２９２には、径外側に凹んで、第１軸部の第１大径部５ｂ２と第２軸部の第２大径部６２とが嵌る凹部２９２ａが設けられている。この自在継手部２０９によれば、第１大径部５ｂ２と凹部２９２ａとの嵌合により、軸方向について第１軸部の脱落防止機能を強化できる。さらに第２大径部６２と凹部２９２ａとの嵌合により、軸方向について第２軸部の脱落防止機能を強化できる。この支持構造により、弾性変形状態において弁体支持部の脱落防止機能を一層高めた自在継手部２０９を提供できる。

（第４実施形態）
第４実施形態の流体制御弁装置について図６を参照して説明する。図６において、第１実施形態と同様の構成は同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏する。第４実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様であり、以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

図６は、自在継手部９に接触して自在継手部９を径方向に支持するガイド部６５１を示している。第４実施形態の流体制御弁装置は、第１実施形態に対して、ガイド部６５１を有する点が相違する。

ガイド部６５１は、ステータコア６５において開口部を形成している。ガイド部６５１は、内周面６５１ａが自在継手部９の外周部である側面９ｃに接触するように設けられている。ガイド部６５１の内周面６５１ａは、弾性変形していない状態の自在継手部９の外径寸法よりも若干小さい内径寸法を有している。したがって、ガイド部６５１の内周面６５１ａは、自在継手部９を軸方向に変位可能に支持する状態において、自在継手部９を径内側に圧縮している。つまり、ガイド部６５１の内周面６５１ａは、自在継手部９を径内側に圧縮する圧縮代が設定されるような内径寸法を有している。この構成により、ガイド部６５１は、自在継手部９に密着した状態で、軸方向に変位可能な自在継手部９を径方向に支持している。

第４実施形態の流体制御弁装置は、自在継手部９における側面９ｃに接触して、自在継手部９を軸方向に変位可能に支持するガイド部６５１を備える。ガイド部６５１によれば、自在継手部９を径方向に支持して、自在継手部９が径方向に過剰に変位しないように規制することができる。この効果により、弁体が弁座に対して径方向に大きく位置ずれしない流体制御弁装置を提供できる。

ガイド部６５１は、自在継手部９を圧縮して弾性変形させた状態で自在継手部９における側面９ｃに接触している。この構成によれば、ガイド部６５１は自在継手部９に密着した状態で自在継手部９を軸方向に変位可能に支持する。これによれば、凝縮水などの水分がガイド部６５１と自在継手部９との間を通過してソレノイド部側に侵入することを抑えることができる。したがって、第４実施形態の流体制御弁装置によれば、水分の侵入によるソレノイド部の不具合を抑制できる。

ガイド部６５１は、ステータコア６５の一部である。これによれば、自在継手部９を径方向に支持するステータコア６５を提供できるので、ガイド部６５１を装備するための部品点数を抑えることができる。

（第５実施形態）
第５実施形態の流体制御弁装置について図７および図８を参照して説明する。図７、図８において、前述の実施形態と同様の構成は同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏する。第５実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態および第４実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。

図７は、閉弁状態における自在継手部３０９およびガイド部６５１を示している。図８は、開弁状態における自在継手部３０９およびガイド部６５１を示している。自在継手部３０９は、第１実施形態に記載した自在継手部９と同様の材質によって形成されている。

第５実施形態の自在継手部３０９は、第４実施形態と同様に、自在継手部３０９に接触するガイド部６５１によって径方向に支持されている。自在継手部３０９は、互いに接触していないバルブ軸部５ｂとシャフト部６とを連結する連結部である。バルブ軸部５ｂとシャフト部６と間には、軸方向に所定の長さを有する自在継手部３０９が介在している。

自在継手部３０９は、ガイド部６５１が径方向に接触する摺動部３９１と、摺動部３９１の両側に設けられた第１規制部３９４および第２規制部３９５とを備える。自在継手部３０９は、弁体側の一端面３９４ａにおいてバルブ軸部５ｂの先端面に接着されている。自在継手部３０９は、コイルスプリング７側の他端面３９５ａにおいてシャフト部６の先端面に接着されている。自在継手部３０９の一端面３９４ａとバルブ軸部５ｂの先端面とは、接着剤を塗布して接触した状態で熱によって焼き付け接合されている。自在継手部３０９の他端面３９５ａとシャフト部６の先端面とは、接着剤を塗布して接触した状態で熱によって焼き付け接合されている。自在継手部３０９とバルブ軸部５ｂまたはシャフト部６とは接合部を接着剤によって一体に結合してもよいし、ねじ、かしめ金具等の結合部品を用いて一体に結合してもよい。

摺動部３９１は、ガイド部６５１に圧縮されながらガイド部６５１に対して軸方向に摺動する部分である。ガイド部６５１は、内周面６５１ａが摺動部３９１の外周部である側面３９１ａに接触するように設けられている。ガイド部６５１の内周面６５１ａは、弾性変形していない状態の摺動部３９１の外径寸法よりも若干小さい内径寸法を有している。したがって、ガイド部６５１の内周面６５１ａは、摺動部３９１を軸方向に変位可能に支持する状態において、摺動部３９１を径内側に圧縮している。つまり、ガイド部６５１の内周面６５１ａは、摺動部３９１を径内側に圧縮する圧縮代が設定されるような内径寸法を有している。この構成により、ガイド部６５１は、摺動部３９１に密着した状態で、軸方向に変位可能な自在継手部３０９を径方向に支持している。

第１規制部３９４は、摺動部３９１よりも弁体側において、摺動部３９１よりも径外側に突出して外径が大きく形成された部分である。第２規制部３９５は、摺動部３９１よりもシャフト部６側において、摺動部３９１よりも径外側に突出して外径が大きく形成された部分である。図７に示す閉弁状態においてガイド部６５１は、側面３９１ａに接触して摺動部３９１を圧縮したまま第１規制部３９４におけるソレノイド部側の端面３９４ｂに接触する。図８に示す開弁状態においてガイド部６５１は、側面３９１ａに接触して摺動部３９１を圧縮したまま第２規制部３９５における弁体側の端面３９５ｂに接触する。またガイド部６５１は、自在継手部３０９に対して、図７の閉弁状態と図８の開弁状態とにわたって第１規制部３９４と第２規制部３９５の間を軸方向に相対移動するともいえる。

第５実施形態の流体制御弁装置は、自在継手部３０９の側面３９１ａに接触して、自在継手部３０９を軸方向に変位可能に支持するガイド部６５１を備える。この構成によれば、ガイド部６５１によって自在継手部３０９を径方向に支持して、自在継手部３０９が径方向に過剰に変位しないように規制できる。第５実施形態の流体制御弁装置は、弁体が弁座に対して径方向に大きく位置ずれしない効果を奏する。

自在継手部３０９は、摺動部３９１と、摺動部３９１の第１軸部側に形成された第１規制部３９４と、摺動部３９１の第２軸部側に形成された第２規制部３９５とを備える。開弁状態では第２規制部３９５がガイド部６５１に接触している。閉弁状態では第１規制部３９４がガイド部６５１に接触している。この構成によれば、開弁状態において弁体の移動を規制でき、閉弁状態において弁体が適正な姿勢で弁座に接触するように規制できる。また、第１規制部３９４は、バルブ軸部５ｂの傾きを吸収して、バルブ軸部５ｂが過剰に傾かないようにすることに寄与している。

ガイド部６５１は、自在継手部３０９を圧縮して弾性変形させた状態で自在継手部３０９における側面３９１ａに接触している。この構成によれば、ガイド部６５１は自在継手部３０９に密着した状態で自在継手部３０９を軸方向に変位可能に支持する。これにより、凝縮水などの水分がガイド部６５１と自在継手部３０９との間を通過してソレノイド部側に侵入することを抑えることができる。第５実施形態の流体制御弁装置によれば、水分の侵入によるソレノイド部の不具合を抑制できる。

（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

明細書が開示する目的を達成可能な流体制御弁装置は、第４実施形態の自在継手部９を、第２実施形態や第３実施形態の自在継手部に置き換えた実施形態を含んでいる。

２…ハウジング、 ３…バルブシート（弁座）、 ５…弁体
５ｂ…バルブ軸部（弁体支持部）、 ６…シャフト部（弁体支持部）
８…コイル（ソレノイド部）、 ９，１０９，２０９，３０９…自在継手部
５５…空気通過口（流体通過口）、 ６５…ステータコア（ソレノイド部）
６６…ヨーク（ソレノイド部）、 ６７…可動コア（ソレノイド部）

Claims (9)

1. 流体が流下する流体通過口（５５）が形成された弁座（３）を内部に有するハウジング（２）と、
   前記弁座に接触して閉弁し前記弁座から離間して開弁することにより前記流体通過口を開閉可能な弁体（５）と、
   前記弁体を支持し、前記弁体とともに軸方向に変位する弁体支持部（５ｂ，６）と、
   前記弁体支持部に設けられた弾性変形可能な部分であり、弾性変形して前記弁座に対して前記弁体を傾いた姿勢にする自在継手部（９；１０９；２０９；３０９）と、
   を備える流体制御弁装置。
2. 前記弁体支持部を駆動する電磁力を発生するソレノイド部（８，６５，６６，６７）を備え、
   前記弁体支持部は、前記弁体側に位置する第１軸部（５ｂ）と、前記第１軸部よりも前記ソレノイド部側に位置する第２軸部（６）とを含み、
   前記自在継手部は、前記第１軸部と前記第２軸部の間に介在して、互いに非接触である前記第１軸部と前記第２軸部とを連結する連結部である請求項１に記載の流体制御弁装置。
3. 前記自在継手部（１０９；２０９）は、前記第１軸部における先端部と前記第２軸部における先端部とに接触して支持する介在部（９１；２９１）と、前記第１軸部における外周部と前記第２軸部における外周部とに接触して支持する外周包囲部（９２；２９２）とを含む請求項２に記載の流体制御弁装置。
4. 前記第１軸部は、軸方向に隣接する他の部位よりも径外側に突出して外径が大きく形成された第１大径部（５ｂ２）を有し、前記第２軸部は、軸方向に隣接する他の部位よりも径外側に突出して外径が大きく形成された第２大径部（６２）を有し、
   前記外周包囲部（２９２）には、径外側へ凹んで、前記第１大径部と前記第２大径部とが嵌る凹部（２９２ａ）が設けられている請求項３に記載の流体制御弁装置。
5. 前記自在継手部における側面（９ｃ；３９１ａ）に接触して、前記自在継手部を軸方向に変位可能に支持するガイド部（６５１）を備える請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の流体制御弁装置。
6. 前記自在継手部は、前記ガイド部が径方向に接触して軸方向に摺動する摺動部（３９１）と、前記摺動部よりも前記第１軸部側において前記摺動部よりも径外側に突出して外径が大きく形成された第１規制部（３９４）と、前記摺動部よりも前記第２軸部側において前記摺動部よりも径外側に突出して外径が大きく形成された第２規制部（３９５）と、を備え、
   開弁状態では前記第２規制部が前記ガイド部に接触し、閉弁状態では前記第１規制部が前記ガイド部に接触している請求項５に記載の流体制御弁装置。
7. 前記ガイド部は、前記自在継手部を圧縮して弾性変形させた状態で前記自在継手部における前記側面に接触している請求項５または請求項６に記載の流体制御弁装置。
8. 前記ガイド部は、ステータコア（６５）の一部である請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の流体制御弁装置。
9. 前記自在継手部は、フッ素を含み、金属酸化物を含まないゴムによって形成されている請求項２から請求項８のいずれか一項に記載の流体制御弁装置。

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