JP4621667B2 - 騒音を減衰する減衰円板を有する電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は請求項１記載の上位概念に述べた特徴を有する電磁弁に関する。

従来技術
前記形式の電磁弁は特に自動車において、例えば自動車の暖房及び／又は空調装置の液体調整された熱交換機において使用されるか又は自動車の内燃機関から冷媒流を両方の切換え位置の一方で短絡し、他方の切換え位置で熱交換機を介して導く切換え弁として使用される。この場合、電磁弁は暖房及び／又は冷房設備におけるその都度温度又は自動車の客室内の温度に関連してクロック制御される。この場合、流過量はほぼ平均の時間横断面によって決定される。弁部材は液体圧及び／又は弁シャフトに作用する弁ばねによって開放されかつ可動子に作用する磁石コイルの励磁によって閉鎖される。可動子が配置されている室は気密にはシールされておらず液体で充たされている。この液体は弁の急激な開放もしくは閉鎖を阻止し、ひいてはこれに伴う騒音の発生を減じるために可動子の運動を緩衝しようとするものである。しかし、弁全体の構成部分の間の製作誤差を補償するために、可動子と案内スリーブとの間に必要な比較的に大きな遊びに基づき、前記液体によって達成された液圧的な減衰、ひいては騒音低減作用は小さい。

弁が閉じる場合の騒音発生を減少させるためには、本願出願人のＥＰ０９５８１５５Ｂ１号明細書によれば、弁部材に向いた側で弁シャフトに、弁部材が閉じる際の弁シャフトの速度を減速する手段を設けることが提案されている。この手段はなかんずく、弁シャフトに固定され、わずかな遊びで、弁ケーシングの液体で充たされた部屋内で案内される減衰円板によって形成される。弁部材が運動するたびに液体は減衰円板の外周と弁ケーシングの隣接する壁部分との間の狭いリングギャップを通って流れ、これにより弁シャフトの運動速度が低下させられる。しかし、減衰円板と室の準備は電磁弁を製造する際の費用を増大させる。さらに比較的に狭い製作誤差が維持されなければならない。これは低価格の構成部分では、暖房及び／又は冷房設備において弁の作動に際して発生する液体の温度差に基づき困難である。

発明の利点
請求項１の特徴を有する本発明による電磁弁では、もっとも簡単な構成で、しかも減衰円板の領域での可動子の運動性を損うことなしに、可動子とその案内との間のリングギャップにはきわめてわずかな遊びが与えられるようになる。これによって減衰円板は液圧式の減衰作用を著しく強め、その結果、騒音の発生を減退させる。この場合、減衰円板はピストンシリンダ装置のピストンリングに似た機能を発揮する。その際、減衰円板は可動子を動かすために必要な力に不都合な影響を及ぼすことなくリングギャップのシール性を強め、ひいては可動子に沿って液体が押除けられる場合の流動抵抗を高める。

本発明の有利な実施例によれば、減衰円板の領域にて押除けられた液体のために唯一の流路を形成する減衰円板の内周と可動子との間のリングギャップが、可動子の移動距離の少なくとも１部に亘って、有利にはその全長に亘って、０．０４ｍｍよりも小さい内法幅、有利には０．０２５ｍｍよりも小さい内法幅を有している。

本発明の有利な別の構成によれば減衰円板は、前記リング肩と案内スリーブの隣接する端部との間で制限されて軸方向に移動可能である。これによって、有利には外周部で、貫通開口の拡大された部分の内壁から半径方向のギャップ内に配置された減衰円板は、少なくとも可動子の移動距離の少なくとも１部に亘って、可動子により押除けられた液体により案内スリーブの端部もしくはリング肩に圧着され、ひいては減衰円板の周囲を液体が流れることが阻止されるようになる。

減衰円板にはスリットが設けられていてもスリットが設けられていなくてもよく、減衰円板は有利には青銅から成っているが、原則的に適当なプラスチック材料、例えばポリプロピレンスルフィドから成っていることができる。

図面
以下、本発明の１実施例を対応する図に基づき詳細に説明する。
図１は給電された閉鎖位置にある電磁弁を横断面で示した図。
図２は給電されていない開放位置にある電磁弁を横断面で示した図。
図３は図１の部分ＩＩＩの拡大詳細図。
図４は図２の部分ＩＶの拡大詳細図。

実施例の説明
図示された自動車（図示せず）の内燃機関の加熱及び／又は冷却回路と暖房用熱交換機との間に配置された電磁弁２は、内燃機関の冷却回路に接続された供給通路６と暖房用熱交換機に接続された排出通路８とを備えた弁ケーシング４を有している。弁ケーシング４の内部には可動な弁部材１０が存在し、該弁部材１０は電磁弁２が図１に示された閉鎖位置にある場合に弁ケーシング４における弁座１４と協働しかつ供給通路６と排出通路８との間の接続を遮断する弁円錐体１２を有している。

弁部材１０は細長く延びた中空の弁シャフト１６に固定されている。該弁シャフト１６は弁ケーシング４から出て、弁ケーシング４の上に気密に取付けられた磁石鉢形体１８内に突入している。磁石鉢形体１８は円筒形の磁石コイル２０を取囲んでいる。該磁石コイル２０は射出成形によってプラスチックから製造されたコイル本体２２に巻かれている。コイル本体２２は弁シャフト１６のために軸方向の貫通孔２４を有しており、弁シャフト１６の上方端部には可動子２６が固定されている。可動子２６は磁石コイル２０と協働するほかに、貫通孔２４の下方部分に取付けられた可動子コア２８と協働して、弁部材１０を軸方向で移動させるための電磁式の調節部材を形成する。

磁石コイル２０にこれを励磁するための電流が供給されない間は、自動車の加熱回路及び／又は冷却回路及び供給通路６内の液体圧力は弁部材１０を図２に示された開放位置へ押す。この開放位置では弁シャフト１６の上方の端部は貫通孔２４の上側で磁石鉢形体１８内に取付けられたストッパ３０に当接し、弁円錐体１２が弁座１４から持上げられ、供給通路６と排出通路８との間の接続が開放されている。

磁石コイル２０が電流の供給によって励磁されると直ちに、可動子コア２８は可動子２６を供給通路６の液体圧力に抗しかつ可動子２６と可動子コア２８との間に配置された弁ばね３４の力に抗して下に向かって図１に示された閉鎖位置へ引っ張る。

磁石コイル２０と可動子コア２８と弁ばね３４と可動子２６を備えた弁シャフト１６との他に磁石鉢形体１８は、コイル本体２２の貫通孔２４内に配置された可動子２６のための案内スリーブ３６を取囲んでいる。コンポーネント１６，２０，２６，２８，３４及び３６の間で磁石鉢形体１８の内部に残された空間は電磁弁２の稼働中には加熱及び／又は冷却回路からの液体で充填される。この液体は負圧を作用させることによってもしくは上下に運動する可動子２６のポンプ作用に基づき弁シャフト１６と可動子２８内の弁シャフト孔３８の内壁との間の狭いリングギャップを通って空気を空間に押除けて吸込まれる。

可動子２６を案内するために用いられている円筒形の案内スリーブ３６は上側からコイル本体２２の段部を備えた貫通孔２４に挿入され、開放位置にて可動子２６の上方の円筒部分を半径方向の間隔をおいて取囲む。該半径方向の間隔はコンポーネント１２，１４，１６，２６，２８，３６の製作及び組立誤差に基づき任意に小さくすることはできない。特に図３と４にもっとも良く示されているように、案内スリーブ３６の下方端部４２は約０．５から１．５ｍｍの軸方向の間隔をおいてリング肩４４の上に配置されている。このリング肩４４はコイル本体２２の貫通孔２４の狭められた部分４６を下に向かって制限する。リング肩４４には下方に向かって貫通孔２４の狭められた部分４６が接続し、この部分４６には下方端部にて可動子コア２８が嵌合させられている。貫通孔２４の狭められた部分４６の上側の端部は可動子２６の、案内スリーブ３６から下方へ突出する部分を受容している。該部分の下方へ先細になった端部は円錐状の周面を有している。可動子２６の上方の部分の円筒形の周面と可動子２６の下方の端部の円錐形の周面との間の移行部４８は電磁弁２の開放位置（図４）ではわずかな軸方向の間隔をおいて案内スリーブ３６の下方端部４２の下に位置している。

案内スリーブ３６と可動子２６との間の製作誤差を補償するために存在する比較的に大きな半径方向の遊びのために、可動子２６が案内スリーブ３６内で軸方向に運動する場合の可動子２６の液圧式の減衰作用は比較的にわずかである。それにも拘らず電磁弁２の急激な閉鎖もしくは開放を回避し、その際、開放もしくは閉鎖に際して発生する騒音を減少させるためにはリング肩４４と隣接した案内スリーブ３６の端部４２との間に可動子２６を取囲む減衰円板５０が配置されている。この減衰円板５０はこの個所にて、可動子２６とその案内との間のリングギャップ５２の横断面寸法を縮小するために役立つ。該リングギャップ５２を経て、磁石鉢形体１８に閉じ込められた液体は可動子２６が軸方向に運動するたびに可動子２６のそばを通って押除けられる。

同様に図３と図４とから最も明らかであるように、減衰円板５０は可動子２６のために円形の孔を有している。この孔の内径は可動子２６の行程長さに亘って可動子２６の上側の円筒状の部分の外径に適合させられているので、減衰円板５０の内周と可動子２６の外周面との間に形成されたリングギャップ５４は約０．０２ｍｍのきわめて小さい内径を有している。これに対し、減衰円板５０の外周と貫通孔２４の拡大された部分の内周との間に形成されたリングギャップ５６は比較的に大きな寸法を有しているので減衰円板５０はリング肩４４と案内スリーブ３６の下方の端部４２との間の中間室にて液体内を軸方向に移動することができる。

減衰円板５０は２つの平らな広幅側面を有している。これらの広幅側面には案内スリーブ３６の平らな下方端面が対応配置されているかもしくはリング肩４４の平らなリング面が対応配置されている。さらに減衰円板５０は内燃機関のピストンのピストンリングと似たように、製作誤差問題を回避するために周方向の一個所にて半径方向スリット又は斜めのスリットが付けられていることができる。

減衰円板５０は有利には青銅から製作されることができるが、原則的には他の金属又はプラスチック、例えばポリプロピレンスルフィド（ＰＰＳ）を使用することもできる。

可動子２６が閉鎖位置へ下向きに移動する場合に、可動子２６によって押除けられた液体は減衰円板５０を上へ押し、減衰円板５０はその上側の広幅側面で気密に、案内スリーブ３６の隣接する下方端面に接触し、押除けられた液体は減衰円板５０の内周面と可動子２６の外周面との間の狭いリングギャップ５４だけしか通れなくなる。この結果、可動子２６の運動は液圧的に強く減衰されることになる。可動子２６が開放位置へ上向きに移動する場合には減衰円板５０は反対に、可動子２６により押除けられた液体により下向きにリング肩４４に対し圧し着けられ、押除けられた液体にリングギャップ５４の通過を強要し、これによっても可動子２６の運動は強い液圧的な減衰作用に晒される。

したがって電磁弁２を閉鎖する場合の騒音の発生を減衰円板５０がある場合とない場合とで測定した比較実験によって、期待に応じて減衰円板５０を使用した場合には著しい騒音減退が達成されることが確認された。

可動子２６、ひいては弁部材１０の液圧的な減衰の特性線は所望に応じて変化させることができる。このためには減衰円板５０の内径又は閉鎖位置と開放位置との間で減衰円板５０を通過する可動子２６の外周面の形を変化させることができる。例えば前記領域の中央に配置されかつ可動子２６の移動距離の１部に亘って延びるくびれを、減衰円板５０と可動子２６との間のより大きな遊びのために、ひいては閉鎖位置と開放位置との間の距離の中央部分に亘って液圧的に弱く制動された可動子２６の運動のために役立てることができる。

給電された閉鎖位置にある電磁弁の横断面図。 給電されていない開放位置にある電磁弁の横断面図。 図１の部分ＩＩＩの拡大詳細図。 図２の部分ＩＶの拡大詳細図。

符号の説明

２ 電磁弁、 ４ 弁ケーシング、 ６ 供給通路、 ８ 排出通路、 １０ 弁部材、 １２ 弁円錐体、 １４ 弁座、 １６ 弁シャフト、 １８ 磁石鉢形体、 ２０ 磁石コイル、 ２２ コイル本体、 ２４ 貫通孔、 ２６ 可動子、 ２８ 可動子コア、 ３０ ストッパ、 ３４ 弁ばね、 ３６ 案内スリーブ、 ３８ 弁シャフト孔、 ４０ 拡大部分、 ４２ 端部、 ４４ リング肩、 ４６ 狭められた部分、 ４８ 移行部、 ５０ 減衰円板、 ５２ リングギャップ、 ５４ リングギャップ、 ５６ リングギャップ

Claims (10)

1. 冷媒として液体が用いられている暖房及び／又は冷房設備のための電磁弁であって、少なくとも１つの供給通路及び少なくとも１つの排出通路とを有する弁ケーシングと、電磁的に切換えられる弁部材とを有し、該弁部材が前記供給通路と前記排出通路との間の接続を一方の切換え位置で形成しかつ他方の切換え位置で遮断しており、前記弁部材が磁石コイルの案内スリーブ内で、液体を押除けて移動可能である可動子に剛性的に結合されており、前記案内スリーブが前記磁石コイルの貫通孔の、リング肩により制限された拡大部分（４０）に挿入されている形式のものにおいて、前記リング肩（４４）と前記案内スリーブ（３６）の隣接する端部（４２）との間に配置されかつ前記可動子（２６）を取囲む減衰円板（５０）を有しており、前記可動子（２６）が前記減衰円板（５０）に対し軸方向に移動可能であり、前記減衰円板（５０）と前記可動子（２６）との間にリングギャップ（５４）が設けられていることを特徴とする、電磁弁。
2. 前記リングギャップ（５４）が少なくとも前記可動子（２６）の移動距離の１部に亘って０．０５ｍｍよりも小さい内法幅を有している、請求項１記載の電磁弁。
3. 前記リングギャップ（５４）が前記可動子（２６）の総移動距離に亘って０．０５ｍｍよりも小さい内法幅を有している、請求項１記載の電磁弁。
4. 前記リングギャップ（５４）が０．０２５ｍｍよりも小さい内法幅を有している、請求項２又は３記載の電磁弁。
5. 前記減衰円板（５０）が前記リング肩（４４）と前記案内スリーブ（３６）の隣接する端面（４２）との間で軸方向に移動可能である、請求項１記載の電磁弁。
6. 前記減衰円板（５０）が前記可動子（２６）の移動距離の１部に亘って前記可動子（２６）により押除けられた液体により前記案内スリーブ（３６）の端部（４２）もしくは前記リング肩（４４）に圧着される、請求項５記載の電磁弁。
7. 前記減衰円板（５０）の外周面が前記貫通孔（２４）の前記拡大部分（４０）の内壁から半径方向の間隔をおいて配置されている、請求項５記載の電磁弁。
8. 前記減衰円板（５０）が青銅から成っている、請求項１から７までのいずれか１項記載の電磁弁。
9. 前記減衰円板がポリプロピレンスルフィドから成っている、請求項１から７までのいずれか１項記載の電磁弁。
10. 前記減衰円板にスリットが設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載の電磁弁。

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