JP4142447B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

【０００１】
従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の電磁弁に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９９０１０９０号明細書に基づいて公知の電磁弁は、弾性領域を備えたシール兼緩衝部材を有しており、このシール兼緩衝部材は運転時に、作用する負圧に基づいて、閉鎖する弁の方向とは逆向きの力を加える。これによって、弁を開放するために必要な力は大きくなる。
【０００３】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載のように構成された電磁弁には、公知のものに比べて次のような利点がある。すなわち本発明による電磁弁では、弁における圧力差に基づいて生じてシール兼緩衝部材の弾性領域において作用する力が、簡単な形式で補償つまりバランスされる。これによって差圧に対する貫流の特性線経過を改善することができる。
【０００４】
請求項１記載の電磁弁の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。
【０００５】
シール兼緩衝部材の弾性領域が半円弧状又は半円形であると、特に有利である。
【０００６】
図面
次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【０００７】
図１は、本発明による電磁弁を示す図である。
【０００８】
図２は、本発明のように構成された電磁弁のシール兼緩衝部材の領域を拡大して示す図である。
【０００９】
図３ａは、従来技術によるシール兼緩衝部材を備えた弁部材を示す図である。
【００１０】
図３ｂは、本発明による電磁弁のシール兼緩衝部材を備えた弁部材を示す図である。
【００１１】
図４ａは、本発明の１実施例におけるシール兼緩衝部材において力がどのように作用するかを合力を示す矢印で示す図である。
【００１２】
図４ｂは、本発明の１実施例におけるシール兼緩衝部材において力がどのように作用するかを合力を分解した矢印で示す図である。
【００１３】
図４ｃは、本発明の別の実施例におけるシール兼緩衝部材において力がどのように作用するかを合力を示す矢印で示す図である。
【００１４】
図４ｄは、本発明の別の実施例におけるシール兼緩衝部材において力がどのように作用するかを合力を分解した矢印で示す図である。
【００１５】
実施例の記載
電磁弁の実施例として図１に縦断面図で示されたタンク空気抜き弁１は、混合気圧縮型火花点火式の内燃機関（図示せず）の燃料タンクから逃げた燃料を、内燃機関に例えば吸気管に、又はガソリン・直接噴射では直接内燃機関のシリンダに、調量して添加混合（Zumischen）するために働き、内燃機関の燃料蒸発戻し系（図示せず）の一部である。このような燃料蒸発戻し系の構造及び機能は例えば「Bosch-Technische Unterrichtung Motormanagement Motonic」の第２版、１９９３年８月、第４８頁〜第４９頁に記載されている。タンク空気抜き弁１及びその機能は、例えばドイツ連邦共和国特許公開第１９９０１０９０号明細書に開示されている。
【００１６】
タンク空気抜き弁１は複数のケーシング部分、例えばポット形に形成された第１のケーシング部分３と、このケーシング部分３を閉鎖する例えばキャップ状のケーシング部分５との２部分から成るケーシングを有している。ケーシング部分３は、燃料タンクの空気抜き管片への接続のため、又は燃料タンクに後置されていて活性炭を満たされた揮発燃料用リザーバへの接続のための入口７を有している。入口７は、底部５５のケーシング部分３の領域に配置された入口開口９を有している。
【００１７】
ケーシング部分５は、内燃機関の吸気管への接続のための出口１２を有している。この出口１２は出口開口１５又は弁開口１５を有している。入口７及び出口１２はそれぞれケーシング部分３，５に例えば軸方向６０に沿って方向付けられている。
【００１８】
ポット形のケーシング部分３の内部には、電磁石２３が配置されている。電磁石２３は例えばポット形の磁石ケーシング２６を有しており、この磁石ケーシング２６は、ポット底を貫通していて弁軸線に対して同軸的な円筒形の磁石コア３５と円筒形の励磁コイル２９とを備えており、この励磁コイル２９は、磁石ケーシング２６内において磁石コア３５を取り囲んでいるコイル坦体３２に配置されている。コイル坦体３２の、出口１２に向けられた側には、戻しばね３８の戻し力に抗して移動可能な可動子プレート４１が設けられており、この可動子プレート４１は電磁石２３によって引き付けられ、ケーシング部分５に直接又は間接的に配置されたシール座に接触する弁部材を形成している。出口１２はラバル管の形をした流れエレメント４４を有している。しかしながらもちろん、流れエレメント４４はラバル管に制限されるものではなく、オリフィス又は絞りとして形成されていてよい。流れエレメント４４は次のように、すなわちその最も狭い流過横断面の面積が、シール座１０３の開口横断面の面積よりも小さいように形成されている。弁部材を形成する可動子プレート４１にはさらに、シール兼緩衝部材４６が配置されている。このシール兼緩衝部材４６は可動子プレート４１及び磁石コア３５に配置されていて、可動子プレート４１と磁石コア３５とを弾性エレメントとして互いに結合している。
【００１９】
ケーシング３，５は例えば一体的にケーシング３，５と結合されたコネクタ４９を有しており、このコネクタ４９は、外部の差込み接点への接続のための電気的な接続エレメント５２を有している。
【００２０】
ケーシング部分３内には入口開口９の近傍に、例えばフィルタ１８が配置されている。
【００２１】
例えば活性炭フィルタから成る粒子を含んでいる媒体は、入口開口９を通り、このような粒子を留めるフィルタ１８を貫流し、磁石ケーシング２６のそばを通過して出口１２に向かって流れる。
【００２２】
図２には、本発明のように形成された電磁弁１のシール兼緩衝部材４６が、図１のＩＩで示された領域における拡大図で示されている。
【００２３】
シール兼緩衝部材４６は第２のケーシング部分５との接触時にシール座１０３を形成している。
【００２４】
シール兼緩衝部材４６が出口１２をシールすると、Ａで示された領域には内燃機関の運転時に出口１２において負圧が生じ、この負圧は可動子プレート４１における圧力補償開口１２２を介して、可動子プレート４１と磁石コア３５とシール兼緩衝部材４６の弾性領域１０５との間における中空室１０９内にも作用する。領域Ａは、シール座１０３によって制限された、弁部材４１と出口１２との間の領域をほぼ包含している。Ｂで示された領域は、シール座１０３の外側において領域Ａに接続しており、かつ弁部材４１と入口７との間の領域を包含している。領域Ｂでは領域Ａにおけるよりも高い圧力が存在しており、例えば燃料のガス圧又は周囲圧が存在している。
【００２５】
シール兼緩衝部材４６は弁部材４１と磁石コア３５との間に、弾性領域１０５と端部領域１０７とを有しており、この端部領域１０７は、該端部領域１０７に対して相補する形状に形成された、磁石コア３５の切欠き内に突入していて、磁石コア３５に固定されている。シール兼緩衝部材４６は半径方向で軸方向６０の周りに環状に位置している。
【００２６】
可動子プレート４１の運動時に弾性領域１０５の軸方向運動によって、磁石コア３５に向けられた中空室１０９が周囲に対してシールされることが保証されている。圧力補償開口１２２とシール兼緩衝部材４６とによって、磁石コア側の中空室１０９がシール座側の中空室１０９ひいては出口１２と圧力補償されて接続されることが、保証されている。この圧力補償もしくは圧力バランスによって、電磁石２３による可動子プレート４１の引き付け時には単に、戻しばね３８の戻し力が、場合によってはシールエレメント４６の一部に作用する小さな押圧力だけが克服されればよく、差圧の力、つまり、補償開口１２２がもし存在しないと仮定すると、電磁石側の中空室１０９と弁座側の中空室１０９との間に存在して、可動子プレート４１の両側の面に作用してしまう差圧の力を、克服する必要がない。
【００２７】
弾性領域１０５は軸方向横断面で見て円弧状に、又は図２に示されているように、円形に形成されている。
【００２８】
この場合重要なことは、シール座１０３が軸方向６０において、弾性領域１０５の半径方向における外側又は内側の延び、つまり弾性領域１０５の僅かな壁厚の外側の延びと共に、ライン１２０上に位置していることである（図３ｂ）。シール座１０３は必ずしも厳密に規定されたラインではなく、規定された幅を有することができ、つまりライン１２０の位置は厳密には規定されていない。ライン１２０は半径方向６３においてシール座１０３の外縁部又は内縁部と弾性領域１０５の外縁部又は内縁部とを通って延びていることができる。さらにまたライン１２０の僅かなずれも可能である。このことは図２において半径方向６３における矢印１３０によって示されている。
【００２９】
図３ａにはシール兼緩衝部材４６を備えた弁部材４１と、従来技術によるシール座１０３に対するその配置形式が示されている。
【００３０】
半径方向６３で見て、つまり軸方向６０に対して垂直な方向で見て、シール座１０３は弾性領域１０５の半径方向の延びの外側における、軸方向６０のライン１２０上に位置している。
【００３１】
符号Ａ及びＢはそれぞれ負圧もしくは高圧領域を示している。
【００３２】
半径方向で見てシール座１０３の外側において、弁部材には４１には軸方向６０で見て上下から等しい圧力が作用している（符号Ｂ参照）。
【００３３】
シール座１０３と弾性領域１０５の半径方向の延びとの間では、弁部材４１の一方の側において負圧Ａが作用し、かつ他方の側においては高い圧力Ｂが作用している。これによって閉鎖方向における負荷力１２５（矢印参照）が発生し、この負荷力１２５に対して開放時に電磁石２３によって付加的に力が加えられねばならない。
【００３４】
図３ｂには本発明のように構成された電磁弁が示されており、この電磁弁ではシール座１０３と弾性領域１０５の半径方向の延びとが互いに合わせられて、つまりライン１２０上に位置している。図３ａに示されているように、半径方向６３で見てシール座１０３の外側においては、そこに存在する圧力Ｂに基づいて同様な力が作用している。シール座１０３と弾性領域１０５との間の領域はこの配置形式によってもはや存在しないので、力１２５はもはや発生しない。
【００３５】
従ってこの場合、領域ＢもしくＡにおける圧力に起因した力だけしか弾性領域１０５に作用しない。
【００３６】
図４ａ及び図４ｂには、どのような力が弾性領域１０５に作用するかが示されており、この場合シール座１０３と弾性領域１０５の半径方向の延びとは図３ｂに示したように配置されている。
【００３７】
弾性領域１０５は軸方向６０との間に、０°よりも大きく９０°よりも小さな交差角度を形成している。領域Ａ及びＢにおける異なった圧力に基づく力は、弾性領域１０５の表面に対して垂直に作用する。図４ｂには図４ｂに示された力が軸方向力１１２と半径方向力１１４とに分割されてそれぞれ矢印で示されている。軸方向力１１２は図３ａにおける力１２５のように作用する。
【００３８】
図４ｃには本発明のように構成された電磁弁１の別の実施例が示されている。シール兼緩衝部材４６はこの実施例では、弾性領域１０５において円弧状に形成されている。領域Ａ及びＢにおける異なった圧力に基づいて、弾性領域１０５には、矢印によって示された力が作用する。
【００３９】
図４ｄには、図４ｃに示された力が軸方向力１１２と半径方向力１１４とに分割されて示されている。弾性領域１０５のこのような構成に基づいて、軸方向力１１２は互いに逆向きに作用することによって相殺される。そしてこれにより、図４ｂにおいてはなお存在していたこのような力は、電磁石２３によって電磁弁の開放時に克服される必要がなくなる。
【００４０】
このことには、シール兼緩衝部材４６製造可能性における利点をもたらし、かつ良好な圧力補償を生ぜしめ、これによってまた差圧に関する良好な特性線経過が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による電磁弁を示す図である。
【図２】 本発明のように構成された電磁弁のシール兼緩衝部材の領域を拡大して示す図である。
【図３ａ】 従来技術によるシール兼緩衝部材を備えた弁部材を示す図である。
【図３ｂ】 本発明による電磁弁のシール兼緩衝部材を備えた弁部材を示す図である。
【図４ａ】 本発明の１実施例におけるシール兼緩衝部材において力がどのように作用するかを合力を示す矢印で示す図である。
【図４ｂ】 本発明の１実施例におけるシール兼緩衝部材において力がどのように作用するかを合力を分解した矢印で示す図である。
【図４ｃ】 本発明の別の実施例におけるシール兼緩衝部材において力がどのように作用するかを合力を示す矢印で示す図である。
【図４ｄ】 本発明の１実施例におけるシール兼緩衝部材において力がどのように作用するかを合力を分解した矢印で示す図である。

Claims (1)

1. 電磁弁、特に自動車のタンク空気抜きのための電磁弁であって、シール座に形成された少なくとも１つの弁開口と、少なくとも１つの弁開口を開閉するために、電磁弁によって戻しばねの戻し力に抗して操作されてシール座と共働する弁部材と、電磁石の磁石コアと、弁部材と磁石コアとに配置されているシール兼緩衝部材とが設けられており、該シール兼緩衝部材が弁部材と磁石コアとを互いに結合させていて、かつ弁部材と磁石コアとの間に弾性領域を有している形式のものにおいて、
   弁部材（４１）に圧力補償開口（１２２）が設けられていて、該圧力補償開口（１２２）を介して、弁部材（４１）と磁石コア（３５）とシール緩衝部材（４６）の弾性領域（１０５）との間に形成された中空室（１０９）に、弁開口（１５）における圧力が作用するようになっており、
   シール座（１０３）が軸方向（６０）において、弾性領域（１０５）の半径方向の延びとほぼ同一ライン（１２０）上に位置しており、
   弾性領域（１０５）が軸方向横断面で見て円弧状に形成されていることを特徴とする電磁弁。

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