JP4268878B2 - 電磁弁 - Google Patents
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Description
背景技術
本発明は、請求項1の上位概念部に記載した形式の電磁弁、特に自動車におけるタンク排気のためのタンク排気弁であって、シール座を形成する少なくとも1つの弁開口が設けられており、シール座を開放するため及び閉鎖するためにシール座と協働していて、少なくとも1つのばねエレメントによって負荷されていて、かつ電磁石により操作される弁部材が設けられている形式のものから出発する。
【0002】
このような電磁弁は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第19901090号明細書に基づき公知であり、この場合、内燃機関の燃料タンクから気化した燃料を吸気管内又は直接に内燃機関のシリンダ内に、調量して添加混合するためのタンク排気弁として働く。
【0003】
発明の利点
弁部材は別のばねエレメントのゼロ位置ではシール座から間隔を保って配置されているので、このばねエレメントは、弁部材がゼロ位置から出発してシール座に向かって移動させられる場合、弁部材に力、例えば引張力又は押圧力を及ぼすようになっている。この力は弁部材をゼロ位置に戻そうとし、したがって弁部材に作用する閉鎖力とは逆に向けられている。この結果、煩わしい騒音と摩耗とを伴う、シール座への弁部材の衝突は、緩衝される。したがって、本発明による手段は、電磁弁の運転騒音の著しい減少という結果を生ぜしめる。このことは、特に自動車において使用する場合に、今日の快適性要求に関して有利である。
【0004】
本発明の有利な実施形によれば、電磁弁は、無通電状態で閉じられていて、通電状態で開かれている弁であり、しかも、一方のばねエレメントが弁部材を、シール座を閉鎖する位置に押し付けるようになっている。この場合、別のばねエレメントがゼロ位置から変位する際に、弁部材に作用するその力は、一方のばねエレメントの閉鎖力とは逆に向けられているが、電磁弁の密な閉鎖を保証するために前記閉鎖力よりも小さい。
【0005】
有利な形式では、別のばねエレメントは、中空で回転対称的な、少なくとも軸方向で弾性的な、かつこの方向で負荷されるゴム成形部材によって形成され、このゴム成形部材は、一方のばねエレメントを半径方向で取り囲んでいる。ゴムは、公知のように、当該使用目的のために有利に高い材料緩衝性を伴ったばね特性を有している。更に、ゴムからは安価に、所望のばね特性を備えた成形部材が製作可能である。ゴム成形部材は、例えばコイルばねによって形成されている一方のばねエレメントを取り囲んでいるので、さらに、電磁弁のコンパクトな構造形式が得られる。
【0006】
1つの実施態様によれば、ばねエレメントとして作用するゴム成形部材は、半径方向外方に向かって膨らみがつけられている区分を有している。この場合、弾性的な変形は、主として膨らみがつけられた区分で起こり、この区分は、軸方向の運動に際して曲げが生じるように負荷される。このような半径方向の膨らみは、ベローズのように、軸方向で比較的に大きな材料蓄えを提供する。このために、このように形成されたゴム成形部材は、有利な形式では、より大きな弁行程を備えた電磁弁のために使用することもできる。
【0007】
別の実施形によれば、ゴム成形部材は円筒状に形成されていて、接極子と磁気コアとの間にある領域で、他の領域におけるよりもわずかな壁厚を有している。この場合、より肉薄なこの領域は、主としてゴムばねの弾性的な変形領域を形成する。
【0008】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【0009】
任意の電磁弁のための実施例としての、図1に縦断面図で示したタンク排気弁1は、混合気圧縮火花点火式の内燃機関の燃料タンクから気化した燃料を内燃機関内に、例えば吸気管内に又はガソリン直接噴射の場合には直接に内燃機関のシリンダ内に調量して添加混合するために働いており、かつ内燃機関の燃料蒸発ガス排出抑止装置(図示せず)の一部である。タンク排気弁とその機能とは、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第4023044号明細書と、ドイツ連邦共和国特許出願公開第19516545号明細書とから明らかであり、これらの文献をここで援用する。
【0010】
タンク排気弁1については縮尺上の理由から、励磁コイル4により取り囲まれた磁気コア6を備えた電磁石2と、弁部材を形成している接極子8と、シール座10とだけを示してある。接極子は、有利には、中央の貫通開口12を備えた接極子プレート8として形成されている。この接極子プレート8は、シール座10を有している弁開口に向かい合って位置しており、弁開口は流出管片14内に形成されている。この流出管片14は内燃機関の吸気管に接続されており、この場合、貫通開口12は、吸気管と大気との間の圧力補償部として働く。電磁石2と弁ケーシング(図示せず)との間の室16は、燃料タンクの換気管片に接続しているか、又は燃料タンクに後置接続されていて活性炭で満たされている、気化した燃料のための貯蔵器に接続している。
【0011】
タンク排気弁1は、有利には、無通電状態で閉鎖される電磁弁であり、換言すれば、励磁コイル4の無通電状態では、接極子プレート8に対して何らの磁力も及ぼされない。この接極子プレート8は、ばねエレメント18の作用によりシール座10に押し付けられていて、このシール座10を密に閉鎖しているので、気化した燃料が流出管片14内に達することはない。ばねエレメントは、有利には、一方の端部で磁気コア6の袋穴20内に支えられていて、かつ他方の端部で接極子プレート8に支えられているコイルばね18によって形成される。さらに、別のばねエレメント22が設けられており、このばねエレメント22は接極子プレート8に操作方向で作用し、例えば弾性的なゴム成形部材によって形成される。このゴム成形部材の一方の端部24は磁気コア6に、他方の端部26は接極子プレート8に固定されている。ゴム成形部材22は、例えば、中空でかつ回転対称的であって、端部側の開口28,30を備えていて、コイルばね18を半径方向で取り囲んでおり、これによって、機能的な観点ではコイルばね18に対して平行に接続されている。ゴム成形部材22は同時に圧力補償のためのダイヤフラムとしても働き、室16を貫通開口12と流出管片14とに対してシールする。励磁コイル4、磁気コア6、コイルばね18、ゴム成形部材22、接極子プレート8及びシール座10は、弁縦軸線32に対して同軸的に配置されている。
【0012】
ゴム成形部材22の一方の端部側の開口30は、磁気コア6に半径方向で装着されていて、この磁気コア6の外側の周面に固定されている。このことは例えば、次のことによって実現されていてよい。すなわち、ゴム成形部材22の一方の端部側の開口30が、半径方向で内方に突出している環状突出部34を備えており、この環状突出部34が、これに対して相補形状を有している、磁気コア6の外周における環状溝36に、形状接続的(formschluessig)に係合することによって、実現されていてよい。択一的に又は付加的に、ゴム成形部材22のこの端部は、シール座10の側で支えられていてもよい。
【0013】
ゴム成形部材22の他方の端部側の開口28の縁部には、接極子プレート8に対して平行であって接極子プレート8に固定されている環状区分38が設けられている。したがって、接極子プレート8は磁気コア6に、弾性的なゴム成形部材22によってばね弾性的に固定されている。ゴム成形部材22の壁の中間の区分40は、有利には、半径方向外方に向かって膨らみがつけられている。これにより、接極子プレート8は、特に弁縦軸線32の方向で軸方向の運動を行って、シール座10を閉鎖するか若しくはシール座10を開放することができる。
【0014】
図2には、タンク排気弁1がやはり無通電状態で示してあるが、コイルばね18がない状態である。この理由は、−接極子プレート8の重力を無視すると−ゴム成形部材22がコイルばね18なしではかつ磁力なしでは負荷されておらず、したがってその力のないゼロ位置41が示され得るからである。ゴム成形部材22の負荷されていないこのゼロ位置41では、接極子プレート8はシール座10から間隔を保って配置されている。ゴム成形部材22の壁の少なくとも中間の膨らみをつけられた区分40が、ゼロ位置41からの変位に際して、弾性的に曲げられるか若しくは延伸されるか又は圧縮され、したがって軸方向の力を、ゴム成形部材22に接続している接極子プレート8に及ぼし得ることは、明らかである。例えば、ゴム成形部材22の壁は、接極子プレート8がコイルばね18の押圧力によって図1に示した閉鎖位置にもたらされる場合、シール座に向かって曲げられるか若しくは延伸される。これによって、ゴム成形部材22は接極子プレート8に引張力を及ぼし、この引張力は接極子プレート8を、シール座10から離してゼロ位置41に戻そうとする。しかしながら、常に押圧力として作用するコイルばね18の閉鎖力が、ゴム成形部材22によって生ぜしめられる引張力よりも大きいことは明らかである。なぜならばそうでない場合には、接極子プレート8によるシール座10の密な閉鎖が行われ得ないからである。接極子プレート8に作用するばね力の大きさは、ばねパラメータを適当に選択することによって、その都度の要求に容易に適合させることができる。
【0015】
図1による無通電状態の閉鎖位置から出発して、励磁コイル4が給電されると、このことは磁力を生ぜしめる結果となり、この磁力はコイルばね18の押圧力に抗して作用し、かつ接極子プレート8をシール座10から引き離す。したがって、活性炭フィルタを備えた貯蔵器と内燃機関の吸気管との間の接続が生ぜしめられる。騒音理由から望ましくない、磁気コア6の端面42への接極子プレート8の衝突は、接極子プレート8の、磁気コア6に向けられている側に配置されたゴム突起44によって阻止され、このゴム突起44は、電磁石2に固定されたストッパ46に当接する。電磁石2の通電状態では、接極子プレート8は磁気コア6の端面42からわずかな間隔を保っている。
【0016】
したがって、ストッパ46における当接とシール座10における当接との間に進む接極子プレート8の移動距離は、図1及び図2において図面を見やすくするために著しく拡大して示した、タンク排気弁1の弁行程を形成している。しかもゴム成形部材22のゼロ位置41は、弁行程の限界の間に、有利にはほぼ中間の位置にある。
【0017】
この場合、電流を遮断した直後に接極子プレート8が進む移動距離は、3つの区分に分けられる:
電磁石2におけるストッパ46(タンク排気弁1の開放位置)からゴム成形部材22のゼロ位置41まで延在している第1の区分に沿って、接極子プレート8は、コイルばね18の押圧力と、これに対して同方向の、今や圧縮されたゴム成形部材22の押圧力とから形成される押圧力に沿って負荷され、この押圧力により接極子プレート8は、ストッパ46から押し離される。第2の区分は、この場合変形せしめられていないゴム成形部材22のゼロ位置41によって形成される。このゼロ位置では、ゴム成形部材22は何らの力も生ぜしめないが、コイルばね18は、更に、シール座10に向けられた押圧力を生ぜしめる。ゴム成形部材22のゼロ位置41と、シール座10における接極子プレート8の当接との間に位置している第3の区分の経過中に、更に、コイルばね18の押圧力が作用するが、付加的に、これとは逆に向けられていてゴム成形部材22の曲げと延伸とから結果として生ぜしめられる引張力が作用する。閉鎖過程の第3の区分の間の閉鎖力とは逆に向けられているこの引張力は、シール座10への接極子プレート8の衝突の緩衝を生ぜしめる。なぜならば、コイルばね18の閉鎖力は、閉鎖過程の最終段階において前記引張力だけ減少せしめられるからである。
【0018】
図3及び図4に示した、本発明によるタンク排気弁48の第2の実施例では、接極子プレートの代わりに、円柱状の接極子ピン50が弁部材として働く。この接極子ピン50は、ゴム成形部材54の、シール座51に向けられている一方の端部側の開口52内に固定されている。ゴム成形部材54は、中央の区分56で減少せしめられた壁厚を備えた円筒状のスリーブの形状を有しており、これにより、有利にはこの領域でゴム材料の延伸若しくは圧縮が可能である。やはり円筒状の開口58として形成されている、ゴム成形部材54の他方の端部は、円柱状のピンとして形成されていてかつ接極子ピン50に対して同軸的に配置されている磁気コア60に、軸方向でかなり広い範囲で被せられていて、そこで固定されている。接極子ピン50と磁気コア60とは、互いに向かい合っていて同軸的な袋穴62,64を備えており、これらの袋穴62,64内にそれぞれコイルばね66の端部が収容されている。ゴム成形部材54の磁気コア側の端部58は、磁気コア60と励磁コイル68との間に配置されている。
【0019】
図3には、タンク排気弁48をその無通電状態の閉鎖位置で示してある。この閉鎖位置では、接極子ピン50に端面側で配置された緩衝兼シールエレメント70が、シール座51に接触している。接極子ピン50に作用する閉鎖力は、やはり磁気コア60に支えられているコイルばね66によって、押圧力として生ぜしめられる。この押圧力は、ゴム成形部材54の図4に示したゼロ位置72を越えて、接極子ピン50をシール座51に押し付ける。図4に示すように、この実施形の場合も、接極子ピン50は、ゴム成形部材54のゼロ位置72でシール座51から間隔を保って配置されている。したがってゴム成形部材54は、ゼロ位置72からシール座51の方向に変位する際に、材料延伸によって、コイルばね66の押圧力とは逆に向けられている引張力を生ぜしめる。したがって、前に述べた実施例の場合のように、接極子ピン50によって形成されている弁部材の、シール座51衝突が緩衝される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 コイルばねにより負荷されている弁部材を備えた、本発明の有利な実施例による著しく概略的に示したタンク排気弁の縦断面図である。
【図2】 コイルばねなしの図1の縦断面図である。
【図3】 コイルばねにより負荷されている弁部材を備えた、本発明による電磁弁の別の実施例の縦断面図である。
【図4】 コイルばねなしの、図3の縦断面図である。
【符号の説明】
1 タンク排気弁、 2 電磁石、 4 励磁コイル、 6 磁気コア、 8 接極子、 10 シール座、 12 貫通開口、 14 流出管片、 16 室、 18 ばねエレメント、 20 袋穴、 22 ばねエレメント、 24 一方の端部、 26 他方の端部、 28 開口、 30 開口、 32 弁縦軸線、 34 環状突出部、 36 環状溝、 38 環状区分、 40 中間の区分、 41 ゼロ位置、 42 端面、 44 ゴム突起、 46 ストッパ、 48 タンク排気弁、 50 接極子ピン、 51 シール座、 52 開口、 54 ゴム成形部材、 56 中間の区分、 58 開口、 60 磁気コア、 62 袋穴、 64 袋穴、 66 コイルばね、 68 励磁コイル、 70 緩衝兼シールエレメント、 72 ゼロ位置
Claims (12)
- 電磁弁であって、
シール座を形成する少なくとも1つの弁開口が設けられており、
シール座を開放するため及び閉鎖するためにシール座と協働していて、少なくとも1つのばねエレメントによって負荷されていて、かつ磁気コアを備えた電磁石により操作される弁部材が設けられており、
弁部材(8;50)に操作方向で作用する少なくとも1つの別のばねエレメント(22;54)の、実質的に負荷されていないゼロ位置(41;72)が存在しており、該ゼロ位置で、弁部材(8;50)がシール座(10;51)から間隔を保って配置されている形式のものにおいて、
前記の少なくとも1つの別のばねエレメントが中空であり、この別のばねエレメントの一方の端部は前記電磁石の磁気コアに固定されており且つ他方の端部は弁部材に固定されており、更に、当該の少なくとも1つの別のばねエレメントが、弁縦軸線に関して操作方向で軸方向のばね力を供給するために、半径方向外方に向かって膨らみをつけられた区分を有しており、
しかも、前記の別のばねエレメントの実質的に負荷されていないゼロ位置が、弁行程の限界間の弁部材の位置に対応していることを特徴とする電磁弁。 - 1つのばねエレメント(18;66)と、別のばねエレメント(22;54)とが、互いに平行に接続されている、請求項1記載の電磁弁。
- 無通電状態で閉じられていて、通電状態で開かれており、一方のばねエレメント(18;66)が弁部材(8;50)を、シール座(10;51)を閉鎖する位置に押し付けるようになっている、請求項1 又は2記載の電磁弁。
- 別のばねエレメント(22;54)がゼロ位置(41;72)から変位する際、弁部材(8;50)に作用するその力が、一方のばねエレメント(18;66)の閉鎖力とは逆に向けられているが、該閉鎖力よりも小さい、請求項3記載の電磁弁。
- 励磁コイル(4;68)により取り囲まれている磁気コア(6;60)を備えた電磁石(2)と、弁部材を形成する接極子(8;50)とを有しており、シール座(10;51)が、電磁石(2)に向かい合って位置している、請求項4記載の電磁弁。
- 少なくとも接極子(50)に、弾性的なシール及び/又は騒音緩衝エレメント(70)が配置されている、請求項5記載の電磁弁。
- 別のばねエレメント(22;54)が、電磁石(2)の側で及び/又はシール座(10;51)の側で支えられている、請求項6記載の電磁弁。
- 別のばねエレメントが、中空で回転対称的な、少なくとも軸方向で弾性的な、かつ該方向で負荷されるゴム成形部材(22;54)によって形成され、該ゴム成形部材(22;54)が、一方のばねエレメントを半径方向で取り囲んでいる、請求項7記載の電磁弁。
- 接極子が接極子プレート(8)として形成されており、ゴム成形部材(22)が、半径方向外方に向かって膨らみがつけられている区分(40)を有している、請求項8記載の電磁弁。
- ゴム成形部材(22)が、一方の端部側の開口(30)で磁気コア(6)に装着されていて、この外側の周面に固定されており、他方の端部側の開口(28)の縁部において、接極子プレート(8)に対して平行であってこれに固定されている環状区分(38)が設けられている、請求項9記載の電磁弁。
- 接極子及び磁気コアが、それぞれゴム成形部材(54)の端部側の開口(52,58)内に固定された円柱状のピン(50;60)として形成されている、請求項8記載の電磁弁。
- ゴム成形部材(54)が円筒状に形成されていて、接極子(50)と磁気コア(60)との間にある区分(56)で、他の領域におけるよりもわずかな壁厚を有している、請求項11記載の電磁弁。
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