JP4735468B2 - バルブユニット - Google Patents
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Description
従来技術の具体例を図8を参照して説明する。
図8に示すバルブユニットは、流体が通過可能な流体通路J1、J2を開閉する弁体J3と、この弁体J3を開閉駆動する電磁アクチュエータJ4と、圧力変動吸収用のチャンバ室J5を形成するバルブハウジングJ6、J7とを備える。
チャンバ室J5は、圧力変動を吸収するための容積を必要とする。このため、チャンバ室J5を形成するバルブハウジングJ6、J7は低剛性になってしまう。特に図8の構成では、弁体J3が着座する弁座(流体通路J1の端部)をバルブハウジングJ6が保持する構造であるため、弁座を保持するバルブハウジングJ6は低剛性となってしまう。
この衝突振動は、図8(a)に示すように、低剛性のバルブハウジングJ6、J7を振動させるため、低剛性のバルブハウジングJ6、J7から大きな放射音(作動音)が発生する。
また、バルブハウジングJ6、J7に生じた大きな振動は、図8(b)に示すように、バルブユニットから、バルブユニットを取り付ける固定部材J8へ伝達し、固定部材J8を振動させて、より大きな伝達音(作動音)を発生してしまう。
請求項1の手段を採用するバルブユニットは、固定部材の挿入穴に挿入された突き出し部を偏心手段によって挿入穴に対して偏心させて、弾性部材を挿入穴の内周面に押圧する構造を採用している。
突き出し部に装着された弾性部材が、偏心手段によって固定部材の挿入穴に偏圧縮されることにより、「突き出し部と固定部材とが半固定状態」になる。
ここで、突き出し部は、取付部(ネジ等で固定される部位)とは異なる箇所に設けられるものであるため、突き出し部と固定部材とが半固定状態になることで、取付部とは異なる箇所のバルブユニットの剛性が高まる。即ち、バルブユニットの取付部が擬似的に増えることになり、チャンバ室を備えることで剛性が下がってしまうバルブユニットの剛性を高めることができる。
このように、チャンバ室を備えていてもバルブユニットの剛性を高めることができるため、バルブユニットで発生した振動を抑えることができ、結果的にバルブユニットの作動音を抑えることができる。
請求項2の手段を採用するバルブユニットの偏心手段は、突き出し部の外周の一部に設けられた凸部である。
このように、突き出し部に凸部を設けるだけで、弾性部材を偏圧縮させることができ、突き出し部と固定部材とを半固定状態にできる。
請求項3の手段を採用するバルブユニットの凸部は、環状の溝より突き出し部の根元側に設けられる。
これにより、突き出し部を挿入穴に挿入する際、凸部が挿入穴に挿入されるまでは弾性部材に偏圧縮力が加わらない。このように、弾性部材にダメージを与えやすい挿入開始時に偏圧縮が加わらないようにできるため、弾性部材に与えられるダメージを小さくすることができ、弾性部材の信頼性を高めることができる。
請求項4の手段を採用するバルブユニットは、
凸部の突出高をH、
挿入穴の内径寸法をφL1、
突き出し部の外径寸法をφL2とした場合、
H≧φL1−φL2の関係を満足するものである。
これにより、凸部による偏圧縮によって、突き出し部の外周面を、挿入穴の内周面に接触させることができる。このため、弾性部材の偏圧縮量を安定して上限にすることができ、突き出し部と固定部材の固定力を大きくできることにより、バルブユニットで発生した振動を、より効果的に抑えることができる。
請求項5の手段を採用するバルブユニットの偏心手段は、環状の溝の底面を突き出し部の外周に対して偏心させたものである。
このように、環状の溝の底面を偏心させるだけで、弾性部材を偏圧縮させることができ、突き出し部と固定部材とを半固定状態にできる。
弁体が弁座に衝突すると、弁座には大きな衝撃が発生する。このため、弁座に生じた衝突振動が低剛性のバルブハウジングを振動させて大きな作動音が発生する。
そこで、この請求項6の手段では、弁座を保持する部材に突き出し部を設ける。
これにより、弁座を保持する部材の剛性が高まり、弁座を保持する部材の振動を抑えることができ、結果的にバルブユニットの作動音を効果的に抑えることができる。
請求項7の手段を採用するバルブユニットの突き出し部は、流体が通過可能な流体通路を兼ねるものである。
これにより、突き出し部を別途設ける必要がなく、コストを抑えることができる。
また、突き出し部を兼ねる流体通路の端部に弁座が設けられる場合、弁座が設けられた流体通路の剛性が高められるため、弁座に生じた衝撃振動を抑えることができ、結果的にバルブユニットの作動音を効果的に抑えることができる。
請求項8の手段を採用するバルブユニットの弾性部材は、ゴム性質を有する環状のOリングである。
これにより、弾性部材は環状であるため、偏圧縮量に対する突き出し部と固定部材の固定力の管理がし易く、固定力のばらつきを抑えることができる。
また、弾性部材はゴム性質を有するため、特に突き出し部を流体が通過可能な流体通路を兼ねる場合(上記請求項7)において、流体通路のシール機能を兼ねることができる。
この実施例1では、先ず「パージバルブの基本構造」を説明し、その後で「実施例1の特徴」を説明する。
自動車には、図3に示すように、燃料タンク1で気化した燃料を吸着して保持するキャニスタ2が設けられている。このキャニスタ2は、大気導入通路3を介して大気が導入可能に設けられている。また、キャニスタ2は、パージ通路(負圧通路)4を介して吸気管5の負圧発生部分(図3中ではスロットルバルブ6の下流)に接続されている。
そして、エンジンの運転中に、大気導入通路3に設けられた大気解放弁7を開いて、外部からキャニスタ2内に空気を導入するとともに、パージ通路4に設けられたパージバルブ8を開いて、キャニスタ2内に保持された気化燃料を吸気管5へ導くように設けられている。なお、図3中、符号9、10はフィルタである。
電磁弁Aは、気化燃料が通過可能な流体通路(後述する排出通路17)を開閉する弁体11と、この弁体11を開閉駆動する電磁アクチュエータ12とからなる。
チャンバ室Bは、電磁弁Aのデューティ駆動に伴う脈動や、流体通路(後述する排出通路17)の開閉時に生じる圧力脈動を吸収する容積室である。
バルブハウジングCの周縁には、複数(例えば、2〜4箇所)の取付部13が設けられている。この取付部13は、ネジやボルト等の締結具14によってパージバルブ8を固定部材D(他部材に相当する:車両に固定された部材であれば良い)に固定するためのものであり、この取付部13が設けられた箇所は、締結具14により固定部材Dに固定されることで高い剛性が得られる。
導入通路15と排出通路17は、上流側ケース16と下流側ケース18の間において形成されるチャンバ室Bを介して連通可能なものであり、チャンバ室B内まで伸びて形成された排出通路17の端部が、後述する可動子21に取り付けられたゴム製(可撓性部材)よりなる弁体11によって開閉されることで、パージ通路4の開閉を成す。即ち、排出通路17の図1上端部が弁座(弁体11が着座する部分)を成す。
なお、チャンバ室Bの内部には、フィルタ9が取り付けられており、導入通路15から導かれた気体燃料は、フィルタ9を通過して排出通路17の開口周囲に導かれるようになっている。
なお、コイル22、ヨーク24、ステータ25および後述するコネクタ端子26aは、上流側ケース16を成す樹脂によってモールドされている。
この可動子21を成すカップ底部の中心には、弁体11の一部を貫通して取り付けるためのバルブ取付穴が形成されており、このバルブ取付穴は弁体11を取り付けることで完全に閉塞される。
なお、スプリング保持部27は、上流側ケース16を成す樹脂によって一体成形されたものであっても良い。
具体的に、ヨーク24は、コイル22の外周を覆う筒状ヨーク(図示しない)と、ステータ25の図示上部と磁気的に結合するヨーク底とからなる。
フランジ部は、外周において筒状ヨークと磁気的に結合されるものであり、略リング円盤形状を呈する。
摺動ステータは、可動子21の周囲を覆って可動子21を軸方向に摺動自在に支持するとともに、可動子21と径方向の磁気の受け渡しを行うものである。
磁気吸引ステータは、可動子21と軸方向に対向して、可動子21を図1上側へ磁気吸引するものであり、可動子21と磁気吸引ステータとの軸方向間には磁気吸引ギャップが形成される。
フランジ部、摺動ステータおよび磁気吸引ステータは、一体に設けられたものであり、摺動ステータと磁気吸引ステータは、磁気遮断溝(磁気抵抗が大きくなる部分)によって磁気的に遮断されている。
電子制御装置により、パージバルブ8(具体的には電磁アクチュエータ12のコイル22)がONされると、可動子21が磁気吸引ステータに磁気吸引されて、リターンスプリング23の付勢力に抗して可動子21が図1上側(開弁方向)へ移動する。その結果、可動子21に取り付けられた弁体11も開弁方向へ移動し、弁体11が弁座(排出通路17の端部)から離座する。これによって、導入通路15と排出通路17が連通して、パージ通路4が開かれ、キャニスタ2に保持されていた気化燃料が吸気管5内の負圧により吸引される。
(背景技術1)
パージバルブ8は、上述したように、圧力変動吸収用のチャンバ室Bを備えるものであり、チャンバ室Bは、圧力変動を吸収するための容積を必要とする。このチャンバ室Bは内部空洞部であるため、バルブハウジングCは低剛性になる。
閉弁時に弁体11が弁座に衝突すると、その衝突による振動が発生する。この衝突振動は、低剛性のバルブハウジングCを大きく振動させて、大きな放射音(作動音)を発生させるとともに、その大きな振動が取付部13を介して固定部材Dへ伝達し、固定部材Dを振動させて大きな伝達音(作動音)を発生させてしまう(図8参照)。
そこで、この実施例1のパージバルブ8は、上記作動音を低減させる手段として、次の技術を採用している。
(a)パージバルブ8は、取付部13とは異なる箇所において外方に向いて突出し、車両に固定される固定部材D(この固定部材Dは、取付部13が固定される固定部材Dと同一部材であっても良いし、取付部13が固定される固定部材Dとは異なる部材であっても良い)の挿入穴31に挿入される突き出し部32を備える。
具体的に挿入穴31は、円筒穴形状に設けられている。また、突き出し部32は、上流側ケース16と一体に設けられたものであり、少なくとも挿入穴31に挿入される部分は挿入穴31よりわずかに小径の円柱棒状に設けられている。そしてこの実施例1では、電磁弁Aの図1上端に突き出し部32を設けている。
(c)環状の溝33には、弾性変形可能で環状を呈するゴム製のOリング34(弾性部材に相当する)を装着している。このOリング34の半径方向の断面幅は、環状の溝33の深さより大きいものである。
(d)挿入穴31に挿入された突き出し部32を挿入穴31に対して偏心させて、Oリング34を挿入穴31の内周面に押圧する偏心手段を備える。
図2(a)、(c)、(d)に示す偏心手段は、突き出し部32の外周の一部に設けられた凸部35である。
図2(b)に示す偏心手段は、環状の溝33の底面36を偏心させたものであり、偏心して設けられた環状の溝33の底面36が偏心手段に相当する。
図2(a)に示す凸部35は、環状の溝33より突き出し部32の先端側(図2上側)に設けられて、Oリング34を偏圧縮させるものである。
この凸部35の突出高(突き出し部32の外径方向への突出量)をH、挿入穴31の内径寸法をφL1、突き出し部32の外径寸法をφL2とした場合、
H<φL1−φL2
に設けたものである。
これにより、突き出し部32が挿入穴31に挿入された状態において、凸部35の反対側(偏圧縮側)の突き出し部32と挿入穴31との間に微小クリアランスαが形成されるものである。
このように設けられることで、突き出し部32と固定部材Dとの間でOリング34が強く圧迫されて、「突き出し部32と固定部材Dとが半固定状態」になる。
即ち、突き出し部32と固定部材Dとの間でOリング34が強く圧迫されて、「突き出し部32と固定部材Dとが半固定状態」になることで、パージバルブ8の取付部13が擬似的に増えることになり、チャンバ室Bを備えることで剛性が下がってしまうパージバルブ8の剛性を高めることができる。
具体的には、パージバルブ8の共振周波数を「突き出し部32と固定部材Dとの半固定状態」により高周波側へ大幅にずらすことができ、パージバルブ8の共振が要因の作動音を低減することができる。
図2(b)に示す環状の溝33は、突き出し部32の外径寸法を可能な限り大きく設け(ただし、挿入穴31の内径寸法より小さい)、環状の溝33の底面36を突き出し部32の外径に対して偏心して設けることで、Oリング34を偏圧縮させるものである。
この具体的技術例2は、上記具体的技術例1と同様、偏圧縮側において突き出し部32と挿入穴31との間に微小クリアランスαが形成されるものであり、突き出し部32と固定部材Dとの間でOリング34が強く圧迫されて、「突き出し部32と固定部材Dとが半固定状態」になり、パージバルブ8の作動音を抑えることができる。
図2(c)に示す凸部35は、環状の溝33より突き出し部32の根元側(図2下側)に設けられて、Oリング34を偏圧縮させるものである。
この具体的技術例3は、上記具体的技術例1と同様、偏圧縮側において突き出し部32と挿入穴31との間に微小クリアランスαが形成されるものであり、突き出し部32と固定部材Dとの間でOリング34が強く圧迫されて、「突き出し部32と固定部材Dとが半固定状態」になり、パージバルブ8の作動音を抑えることができる。
また、この具体的技術例3は、環状の溝33より突き出し部32の根元側に凸部35を設けることにより、突き出し部32を挿入穴31に挿入する際、凸部35が挿入穴31に挿入されるまではOリング34に偏圧縮力が加わらない。このように、Oリング34に偏圧縮力が加わる挿入範囲を小さくできるため、Oリング34に与えられるダメージを小さくすることができ、Oリング34の信頼性を高めることができる。
図2(d)に示す凸部35は、上記具体的技術例3と同様、環状の溝33より突き出し部32の根元側に設けられるものであるが、さらに、凸部35の突出高をH、挿入穴31の内径寸法をφL1、突き出し部32の外径寸法をφL2とした場合、
H≧φL1−φL2
の関係を満足するように設けたものである。
これにより、凸部35によって、突き出し部32の外周面を、挿入穴31の内周面に直接接触させることで、Oリング34の偏圧縮量を安定して上限にすることができ、結果的に突き出し部32と固定部材Dとの固定力が大きくなる。即ち、パージバルブ8の剛性を、具体的技術例1〜3よりも高めることができ、パージバルブ8で発生した振動をさらに効率的に抑え、作動音をより効率的に低減することができる。
この実施例2は、上流側ケース16のうち、チャンバ室Bを直接形成する部位に突き出し部32を設けるものである。なお、偏心手段は、実施例1で示した具体的技術例1〜4(図2参照)のいずれかを採用するものである。
この実施例3は、弁体11が衝突する弁座を保持する部材に突き出し部32を設けるものである。具体的に、下流側ケース18のうち排出通路17の近傍に突き出し部32を設けるものである。なお、偏心手段は、実施例1で示した具体的技術例1〜4(図2参照)のいずれかを採用するものである。
特にこの実施例3では、「突き出し部32と固定部材Dとの半固定状態」により弁座の剛性を高めることができるため、弁座に生じる衝撃振動を抑えることができ、結果的にパージバルブ8の作動音を効果的に抑えることができる。
この実施例4の突き出し部32は、流体が通過可能な流体通路(導入通路15と排出通路17の少なくても一方)を兼ねるものである。
具体的にこの実施例では、端部に弁座が設けられる排出通路17が突き出し部32を兼ねるものである。なお、偏心手段は、実施例1で示した具体的技術例1〜4(図2参照)のいずれかを採用するものである。ここで、この実施例において挿入穴31が設けられる固定部材Dは、例えば吸気管5(符号、図3参照)であり、排出通路17の端部は吸気管5内において開口する。
また、弁座が設けられた排出通路17の剛性が「突き出し部32と固定部材Dとの半固定状態」により高められるため、弁座に生じた衝撃振動を効果的に抑えることができ、結果的にパージバルブ8の作動音を、より効果的に抑えることができる。
もちろん、排出通路17の剛性が高まることで、実施例3と同様、弁座を保持する下流側ケース18の剛性が高められ、パージバルブ8の共振周波数を高周波側へ大幅にずらして、パージバルブ8の共振が要因の作動音を低減することができる。また、下流側ケース18のうち、チャンバ室Bを直接形成する部位の剛性が高まることで、下流側ケース18の振動による放射音(作動音)を大幅に低減することができる。
図7中の左端のデータD1は、偏心手段なしの例である。即ち、偏圧縮を行わないデータである。
図7中の左端から2つめのデータD2は、実施例1で示した具体的技術例3を採用する時の例である。即ち、偏心手段により偏圧縮は行われるが、偏圧縮側の突き出し部32と挿入穴31との間に微小クリアランスα(符号、図2参照)が形成された場合のデータである。
図7中の左端から3つめのデータD3は、実施例1で示した具体的技術例3を採用し、且つ上記データD2より偏圧縮を強めた時の例である。
図7中の圧入代0mmのデータD4およびそれより右側の各データは、実施例1で示した具体的技術例4を採用したものであり、右側のデータほど圧入代が大きくなる。
この図7から偏心手段を用いて偏圧縮させることで作動音を低減できることを読み取ることができる。特に、実施例1で示した具体的技術例4を採用することで、効果的に作動音を低減できることを読み取ることができる。
上記の実施例では、パージ通路4を開閉するパージバルブ8に本発明を適用する例を示したが、パージ通路4とは異なる他の流体通路(気体の通路であっても、液体の通路であっても良い)の開閉を行うバルブユニットに本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、ノーマリ・クローズ(N/C)タイプのバルブユニットに本発明を適用する例を示したが、ノーマリ・オープン(N/O)タイプのバルブユニットに本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、電磁アクチュエータ12を用いるバルブユニットに本発明を適用する例を示したが、ピエゾアクチュエータなど他の電動アクチュエータを用いたバルブユニットに本発明を適用しても良いし、負圧アクチュエータなどの油圧アクチュエータを用いたバルブユニットに本発明を適用しても良い。
11 弁体
12 電磁アクチュエータ(アクチュエータの一例)
13 取付部
17 排出通路(流体通路の一例)
18 下流側ケース(弁座を保持する部材の一例)
31 挿入穴
32 突き出し部
33 環状の溝
34 Oリング(弾性部材)
35 凸部(偏心手段)
36 環状の溝の底面(偏心手段)
A 電磁弁
B チャンバ室
C バルブハウジング
D 固定部材(他部材)
Claims (8)
- 流体通路を開閉する弁体と、
この弁体を開閉駆動するアクチュエータと、
圧力変動吸収用のチャンバ室を形成するバルブハウジングとを備えたバルブユニットにおいて、
このバルブユニットは、当該バルブユニットを他部材に固定するための取付部とは異なる箇所において外方に向いて突出し、固定部材の挿入穴に挿入される突き出し部と、
この突き出し部の周囲に形成された環状の溝内に装着される弾性部材と、
前記挿入穴に挿入された前記突き出し部の周囲に形成された環状の溝の底面を前記挿入穴に対して偏心させて、前記弾性部材を前記挿入穴の内周面に押圧する偏心手段と、
を備えることを特徴とするバルブユニット。 - 請求項1に記載のバルブユニットにおいて、
前記偏心手段は、前記突き出し部の外周の一部に設けられた凸部であることを特徴とするバルブユニット。 - 請求項2に記載のバルブユニットにおいて、
前記凸部は、前記環状の溝より前記突き出し部の根元側に設けられることを特徴とするバルブユニット。 - 請求項2または請求項3に記載のバルブユニットにおいて、
前記凸部の突出高をH、
前記挿入穴の内径寸法をφL1、
前記突き出し部の外径寸法をφL2とした場合、
H≧φL1−φL2の関係を満足することを特徴とするバルブユニット。 - 請求項1に記載のバルブユニットにおいて、
前記偏心手段は、前記環状の溝の底面を前記突き出し部の外径に対し偏心させたものであることを特徴とするバルブユニット。 - 請求項1〜請求項5のいずれかに記載のバルブユニットにおいて、
前記突き出し部は、前記弁体が衝突する弁座を保持する部材に設けられることを特徴とするバルブユニット。 - 請求項1〜請求項6のいずれかに記載のバルブユニットにおいて、
前記突き出し部は、流体が通過可能な流体通路を兼ねることを特徴とするバルブユニット。 - 請求項1〜請求項7のいずれかに記載のバルブユニットにおいて、
前記弾性部材は、ゴム性質を有する環状のOリングであることを特徴とするバルブユニット。
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