JP4333008B2 - 圧力制御弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被制御流体の圧力を制御する圧力制御弁に関するものであり、例えば車の蒸発燃料処理システムに用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蒸発燃料処理システムには、圧力制御弁としてボール弁等と、このボール弁等を閉弁方向に付勢するスプリングとを組み合わせた負圧制御弁を用いているものがあった。
【０００３】
しかしながら、この圧力制御弁は単一のスプリングを用いているため、ボール弁等の表裏に加わる差圧に応じて直線的に弁開度が広くなるものである。そこで、開弁開始より所定の弁開度となるまでに比較的広い範囲の差圧変化が必要であった。
【０００４】
そのため、弁開閉の応答が遅くなり、所定の差圧で所定の弁開度を得るためには少し早めに開弁動作させる設定が必要となる。この所定の弁開度を得るまでに通過する流量は望まない流量であり、流量の制御精度向上に好ましくない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記点に鑑み、弁開度の応答性を高め、流量の制御精度を向上できる圧力制御弁を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するため、請求項１ないし請求項３に記載の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、シャフトの一端と可動弁体の一端とが軸方向に所定隙間をもって遊嵌する連結機構を備え、その連結機構は、被制御流体の圧力に応じて駆動手段が可動弁体を開弁動作する際、可動弁体に対し所定隙間に相当する開弁遅れを与えるように構成してある。
【０００８】
それにより、被制御流体の圧力が変化し、駆動手段がシャフトを作動させても、付勢手段の付勢力と所定隙間のため、シャフトが所定ストロークだけ移動する期間は確実に閉弁状態を維持でき、シャフトが所定ストロークだけ移動したとき初めて可動弁体を作動させ得る。つまり、連結機構の設定によって開弁動作させたい所定圧力により近い圧力状態から開弁させることが可能となり、弁開閉の応答性を高め、流量の制御精度を向上でき、また開弁動作が始まる直前まで高いシール性を確保することができる。
【０００９】
また、ダイヤフラムを用い、差圧を利用した駆動手段としているので、被制御流体を用いてシャフトを駆動できるため、駆動手段の構造が簡単になると共に、例えば被制御流体の圧力を検出する圧力センサが不要であるという利点がある。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明によれば、シャフトの一端には第２の係止部が形成され、可動弁体の一端には第１の係止部が形成されており、可動弁体の閉弁時には両係止部が所定隙間をもって遊嵌しているので、開弁遅れをもった連結機構を簡単な構成で形成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１及び図２は本発明の第１実施形態に関するもので、図１は本発明の圧力制御弁２７の中心軸に沿う横断面図であり、図２は図１中のＩＩ−ＩＩ断面図である。 本発明の圧力制御弁２７は例えば蒸発燃料処理システムに用いられ、特にはタンク内の負圧制御弁として用いられる。
【００１３】
図１及び図２において、アルミダイカスト製のホルダ１の中心部には軸受２が圧入された穴が開いており、軸受２の内側にあいた穴にはシャフト３が摺動自在に嵌合している。
【００１４】
シャフト３は可動弁体をなすバルブプレート４と略同一軸線上に配設され、シャフト先端部１５に第２引っかけ部５として丸穴を有している。シャフト３はステンレス等の金属材料、バルブプレート４は樹脂材料または金属材料でつくられている。
【００１５】
可動弁体をなすバルブプレート４の一端側には当接部９を有し、アルミダイカストで作られた筐体の一部をなすハウジング６に形成した弁座７と当接してポート８を開閉している。
【００１６】
そして、流体通路をなす第１流体通路４３及び第２流体通路４４は、制御室の一部をなす第２制御室４２に接続し、第１流体通路４３は更に図示しない燃料タンクへ接続し、第２流体通路４４は図示しないキャニスタへ接続されている。
【００１７】
第２制御室４２はまた連通孔４７を介して、ダイヤフラム２０の下面に連通されている。
【００１８】
また、可動弁体をなすバルブプレート４の他端側には、軸線方向に延設する第１引っかけ部１０が設けられている。第１引っかけ部１０はかぎ部１１から成っており、第２引っかけ部５としての丸穴に隙間である遊嵌部１２を持ってはまり込んでいる。この遊嵌部１２の隙間は、所定の開弁遅れを与え所定圧力で開弁開始するように、後述する第１付勢スプリング１４の付勢力を考慮してその間隔が設定（所定隙間）されている。
【００１９】
また、可動弁体をなすバルブプレート４の中間部にはスプリングホルダ１３が嵌め込まれており、スプリングホルダ１３を介して、可動弁体をなすバルブプレート４とホルダ１との間に第１付勢スプリング１４が圧縮された状態ではめ込まれていて、ホルダ１とハウジング６とで挟み込まれて複数のビス１６によりネジ結合されている。
【００２０】
一方、シャフト３は図１中、その上部を把持されてダイヤフラム２０により図１中の上下方向に駆動される。シャフト３はその上部をダイヤフラム２０の穴のあいた中心部でシールされ、リング４５により図１中下方に押しつけられて把持されている。また、ゴム製のダイヤフラム２０は板金製の第２プレート２２及び第３プレート２３によりその略中心部を挟み込まれると共に、シャフト３の上部に係止される。
【００２１】
第２プレート２２と第１プレート２１との間には第２付勢スプリング２４が圧縮状態で挟み込まれており、その圧縮量はカバー２８の上部に固定された雌ねじ２５にねじ込まれた微調整ねじ２６のねじ込み量により調整できる。そして、ポッテング２９により微調整ネジの緩み止めと気密性の保持がなされている。
【００２２】
筐体の一部をなすカバー２８の内周面は制御室の一部をなす第１制御室４１を形成し、第１制御室４１はパイプ３１により図示しない燃料タンクへ接続されている。
【００２３】
カバー２８は雌ねじ２５を支持すると共に、ダイヤフラム２０の周辺部をホルダ１にシール固定している。カバー２８の内周面のストッパ４６と第２プレート２２の上面との間にはクリアランス３０が設けられており、このクリアランス３０の上下方向の範囲がダイヤフラム２０が上下方向に動き得る範囲である。
【００２４】
カバー２８はダイヤフラム２０と共にカバー２８の内部をシールしており、カバー２８の内部の圧力を調節してシャフト３の上下動を調整するためのパイプ３１を備えている。
【００２５】
次に圧力制御弁２７の作動について説明する。
【００２６】
図１において、図示しない燃料タンク内の圧力が正圧、もしくは第１所定値よりも小さな負圧である時は、第２付勢スプリング２４がダイヤフラム２０を押し下げる力の方が、ダイヤフラム２０を押し上げる力よりも大きいため、圧力制御弁２７は図１もしくは図２に示す状態になる。
【００２７】
すなわち、ダイヤフラム２０はホルダ１の上面に第２付勢スプリング２４により押しつけられており、シャフト３はシャフト３の可動範囲の最下位置にある。そのため、可動弁体をなすバルブプレート４は第１付勢スプリング１４により押し下げられて、当接部９が弁座７に押し付けられて閉弁状態にあり、第１引っかけ部１０と第２引っかけ部５との間の隙間である遊嵌部１２は最大となっている。
【００２８】
燃料タンク内の負圧が前記第１所定値よりも大きく、第１引っかけ部１０と第２引っかけ部５とが接する、すなわち遊嵌部１２の隙間が無くなる第２所定値よりも小さな負圧である時は、第２付勢スプリング２４がダイヤフラム２０を押し下げる力の方が、ダイヤフラム２０を第１制御室４１の負圧により押し上げる力よりも小さいため、ダイヤフラム２０は図１中の上方に押し上げられ、それにつれてシャフト３が引き上げられて、遊嵌部１２の隙間は燃料タンク内の負圧が大きくなるに従って小さくなり、ついには第２所定値の負圧において、隙間が零になる。
【００２９】
このように、連結機構をなす遊嵌部１２の隙間が最大値から零になるまでは、駆動手段をなすダイヤフラム２０に結合されたシャフト３の先端に形成された第２の係止部をなす第２引っかけ部５が、可動弁体をなすバルブプレート４の頂部に形成された第１の係止部をなす第１引っかけ部１０と係合しないので、ダイヤフラム２０と共にシャフト３の第２引っかけ部５が図１または図２中上方へ移動しても第１引っかけ部１０は動かない。このため、バルブプレート４は開弁せず、第２引っかけ部５が更に上方に移動してからバルブプレート４が開弁するので、連結機構をなす遊嵌部１２は開弁遅延機構となる。
【００３０】
燃料タンク内の負圧が前記第２所定値よりも大きな負圧である時は、第２付勢スプリング２４が第２引っかけ部５を介してバルブプレート４を引き上げる力と、第１付勢スプリング１４がスプリングホルダ１３を介してバルブプレート４を押し下げる力と、バルブプレート４の上下面の圧力差による力とのつり合いになる。
【００３１】
第２付勢スプリング２４は最大、第２プレート２２がカバー２８のストッパ４６に当たってクリアランス３０が零になるまで圧縮され、それにつれてシャフト３が更に引き上げられて、可動弁体をなすバルブプレート４は開弁し、それに伴い第１付勢スプリング１４も所定値まで圧縮される。
【００３２】
可動弁体をなすバルブプレート４が開弁すると、燃料蒸気が図示しないキャニスタから負圧の燃料タンクへ流れ、燃料タンク内が前記第２所定値の負圧になるとバルブプレート４が閉弁して流れは止まる。
【００３３】
本実施形態によれば、燃料タンク内の圧力とキャニスタ側の圧力との圧力差に応じてダイヤフラム２０、シャフト３、バルブプレート４を作動させるに際し、遊嵌部１２の隙間の設定及び第１付勢スプリング１４の付勢力の設定等により、上記した圧力差に応じて直線的にバルブプレート４を作動させず、開弁動作させたい所定圧力にできるだけ近い圧力状態から開弁を開始できる。それにより、開弁開始する開始圧力から所定開度が得られる所定圧力に達するまでの圧力差を小さく設定可能となる。つまり、弁開閉の応答性を高め、流量の制御精度を向上できることになる。
【００３４】
図３は本発明の第２実施形態に関するものであり、図２に対応する部分の要部断面図である。第１実施形態との相違点は、可動弁体をなすバルブプレート４の当接部９に制御流体通路をなすポート８を取り囲むようにゴム製の突起部４０を焼き付けてシール性の向上を図った点である。他の点は同じであるため、同一もしくは均等部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００３５】
図４は本発明の第３実施形態に関するものであり、図２に対応する部分の要部断面図である。第１実施形態との相違点は、第１引っかけ部１０と第２引っかけ部５との位置関係が上下に逆な点であり、シャフト先端部１５にかぎ部１１からなる第１引っかけ部１０を有しており、可動弁体をなすバルブプレート４の中央部の突出部に丸穴からなる第２引っかけ部５を有している。
【００３６】
他の点は同じであるため、同一もしくは均等部分に同一符号を付して説明を省略する。作用・効果も第１実施形態と同様である。
【００３７】
図５は本発明の第４実施形態に関するものであり、図１に対応する部分の要部断面図である。第１実施形態との相違点は、第２実施形態と同様に可動弁体をなすバルブプレート４の当接部９に制御流体通路をなすポート８を取り囲むようにゴム製の突起部４０を焼き付けてシール性の向上を図った点と、
シャフト３のシャフト先端部１５に形成された、シャフト３の中心軸を長手方向にする長穴５３に、可動弁体をなすバルブプレート４のほぼ中央部に垂直に突出する２枚の平行な突出部５１の穴に挿入された円筒状のピン５２が摺動自在に嵌め込まれている点である。
【００３８】
そして、ピン５２の側面が第１引っかけ部１０を、長穴５３の内周面が第２引っかけ部５を形成し、ピン５２が長穴５３に嵌め込まれて遊嵌部１２を構成している。
【００３９】
他の点は同じであるため、同一もしくは均等部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
作用・効果としてはピン５２と長穴５３とがはずれにくいので、圧力制御弁２７の作動中に第１引っかけ部１０と第２引っかけ部５との係合がはずれることは無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に関するもので、本発明の圧力制御弁２７の中心軸に沿う横断面図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に関するものであり、図２に対応する部分の要部断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に関するものであり、図２に対応する部分の要部断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に関するものであり、図１に対応する部分の要部断面図である。
【符号の説明】
１ ホルダ
３ シャフト
４ バルブプレート（可動弁体）
５ 第２引っかけ部（第２の係止部）
６ ハウジング（筐体）
７ 弁座
１０ 第１引っかけ部（第１の係止部）
１２ 遊嵌部（連結機構）
１４ 第１付勢スプリング（付勢手段）
２０ ダイヤフラム（駆動手段）
２７ 圧力制御弁
２８ カバー（筐体）
４１ 第１制御室（制御室）
４２ 第２制御室（制御室）
４３ 第１流体通路（流体通路）
４４ 第２流体通路（流体通路）

Claims (2)

1. 燃料蒸気を処理するキャニスタを有する蒸発燃料処理システムに用いられ、燃料タンク内の圧力を制御する圧力制御弁であって、
   制御室を有する筐体と、
   前記制御室に設けられ、シャフトを摺動可能に嵌合するホルダと、
   前記制御室に開口し被制御流体が通る流体通路と、
   前記被制御流体の圧力に応じて前記シャフトを軸方向に駆動する駆動手段と、
   前記制御室内の弁座に当接すると共に、軸方向に移動して前記流体通路を開閉する可動弁体と、
   前記可動弁体を閉弁方向に付勢する第１付勢手段と、
   前記シャフトの一端と前記可動弁体の一端とが、閉弁時に軸方向に所定隙間をもって遊嵌する連結機構とを備え、
   該連結機構は、前記駆動手段が前記可動弁体を開弁動作する際、前記可動弁体に対し前記所定隙間に相当する開弁遅れを与えるように構成し、前記制御室は、第１室と第２室からなり、前記駆動手段は、前記第１室と前記第２室とをシールし、前記第１室と前記第２室との圧力差に応動するダイヤフラムであり、該ダイヤフラムを押し下げる第２付勢手段を備え、該ダイヤフラムに前記シャフトが連動する構成となっており、
   前記流体通路は、前記第２室と前記燃料タンクとを接続する第１流体通路と、前記第２室と前記キャニスタとを接続する第２流体通路とを有し、
   前記第１室には、前記燃料タンクと接続されるパイプが接続されていることを特徴とする圧力制御弁。
2. 前記シャフトの一端には第２の係止部が形成され、前記可動弁体の一端には第１の係止部が形成されており、前記可動弁体の閉弁時には両係止部が前記所定隙間をもって遊嵌し、前記連結機構を構成していることを特徴とする請求項１に記載の圧力制御弁。

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