JP6028748B2 - 電磁弁 - Google Patents
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Description
この電磁弁100Aは、図12に示すように、キャニスタに接続される第1流路101と燃料タンクに接続される第2流路102とがそれぞれ接続するバルブ室103と、バルブ室103に収容されて第1流路101を開閉する弁体104と、弁体104を開弁方向に駆動する電磁アクチュエータ105とを備える。
弁体104は、第1流路101の開口縁に形成される環状の弁座106に離着座することで、バルブ室103を介して第1流路101と第2流路102との間を連通及び遮断する。
電磁弁100Bでは、その構成として、切替弁体104Aの受圧径Dv1を開閉弁体104Bの受圧径Dv2よりも大きくし、開閉弁体104Bが着座した状態から切替弁体104Aにバルブ室103と第1流路101の圧力差による受圧荷重が作用するようにしている。これによれば、切替弁体104Aは受圧荷重によって着座した状態を維持する。
すなわち、電磁弁100Bでは、開閉弁体104Bの受圧径Dv2は、切替弁体104Aの受圧径Dv1よりも小さくなくてはならないという制約がある。
第1弁座は、バルブ室内において第1流路の開口の外側に環状に形成される。
切替弁体は、バルブ室内に収容される弁体であって、第1流路とバルブ室を連通する第1流路の開口よりも小径な連通孔を有し、第1弁座に離着座することで第1流路とバルブ室との間を流通可能な流量を切り替える。
第1スプリングは、切替弁体を第1弁座から離座する方向に向けて付勢する。
開閉弁体は、切替弁体の反第1弁座側に配されるもうひとつの弁体であって、切替弁体が着座している際に、第2弁座に離着座することで第1流路をバルブ室に対して開閉して、第1流路と第2流路との間を連通または遮断する。
リターンスプリングは、開閉弁体を第2弁座に着座する方向へ付勢する。
電磁アクチュエータは、開閉弁体の反第2弁座側に配されて、開閉弁体をリターンスプリングの付勢力に抗して離座側に駆動する。
圧力室区画部材は、開閉弁体の反第2弁座側に第1流路と同圧の圧力を負荷して開閉弁体の上下流の圧力差を小さくする圧力キャンセル室を形成する。
切替弁体が第1弁座に着座して開閉弁体が第2弁座に着座しているときは、第1流路と第2流路との間が遮断される全閉状態となる。
電磁アクチュエータの駆動によって開閉弁体が第2弁座から離座し、切替弁体がバルブ室の圧力を受けて第1弁座に着座した状態では、連通孔及びバルブ室を介して第1流路と第2流路との間が連通する小開状態となる。
そして、開閉弁体の離座の後にバルブ室の圧力が低下することによって切替弁体が第1弁座から離座した状態では、開口及びバルブ室を介して第1流路と第2流路との間が連通する全開状態となる。
〔実施例1の構成〕
実施例1を、図1〜9を用いて説明する。
本実施例の電磁弁は、例えば、蒸発燃料処理装置のタンク密閉弁1である。
蒸発燃料処理装置とは、燃料タンクで揮発した蒸発燃料(エバポガス)等の流体をキャニスタを経由して、内燃機関の吸気管に導入して、エバポガス等が大気中に放出されることを防止するものである。
タンク密閉弁1は常閉型であって、ECU等からの開弁指令によって、燃料タンクとキャニスタとの間を解放する。例えば、給油時にECU等により出される開弁指令を受けて、燃料タンクとキャニスタとの間を解放して燃料タンクの圧力を下げて蒸発燃料を外気に放出するのを防ぐ。
流路形成部3aは第1流路15を形成する円筒状の配管20を有し、この配管20の軸方向一端には、内周端から外周側へ広がる環状の第1平面20aと、その第1平面20aの外側に段部を介して第1平面20aよりも軸方向一端に位置させられる環状の第2平面20bとが形成されている。
この第1平面20aが第1弁座4となる。
そして、切替弁体5の円板中心には、板厚方向に貫通する連通孔21が形成されている。この連通孔21は、開口15aよりも小径な開口を有し、第1流路15とバルブ室2とを連通させる。
本実施例では、配管20の第1平面20aよりも軸方向他端側の配管20内に支持部20cが形成されており、第1スプリング6は、切替弁体5と支持部20cとの間に配されている。
本実施例では、第2平面20bが第2弁座7となる。
開閉弁体8は、切替弁体5が着座している際に、第2弁座7に離着座することで第1流路15をバルブ室2に対して開閉して、第1流路15と第2流路16との間を連通または遮断する。
開閉弁体8は、第2弁座側に開口する有底円筒状を呈しており、開口端に第2弁座7に離着座する当接部25を有する。当接部25はゴム材料のシール材により環状に形成されている。
そして、開閉弁体8の筒底には孔が開いており、この孔には筒状のシャフト27が反第2弁座側に突出するように挿入されて固定されている。
電磁アクチュエータ10は、通電により磁力を発生するコイル30と、開閉弁体8と一体に移動する可動子31と、コイル30の発生する磁力により可動子31を吸引すると共に可動子31を摺動自在に収容する固定子32とを有している。
圧力キャンセル室35は、開閉弁体8の着座時に開閉弁体8の反第2弁座側に第1流路15と同圧の圧力を負荷する。これにより、開閉弁体8の上下流の圧力差(第2弁座側と反第2弁座側とでの圧力差)を小さくする。
タンク密閉弁1は、開閉弁体8の第2弁座7にシートする環状の当接部25の内側で、全閉状態から開閉弁体8の第2弁座からの離座直後までの間、第1スプリング6よりも大きい力で切替弁体5を第1弁座4に向けて押圧する押圧部材40を備える。
押圧部材40は、全閉状態から開閉弁体8の離座直後まで切替弁体5の着座状態を維持するように押圧し、その後、押圧を解除する。
以下の説明では、開閉弁体8の駆動方向を軸方向と呼び、この軸方向において開閉弁体8を基準としたとき、第2弁座側を先端側、その反対側を後端側と呼ぶ(図2、4、6参照)。すなわち、図示右側が先端側、左側が後端側である。
押圧部材40は、以下に説明するピース41、ストッパ42、第2スプリング43を備える。
例えば、ピース41は、円柱状を呈しており、開閉弁体8の筒内部に遊挿されている。そして、先端面が切替弁体5に離接可能となっている。また、後端にはフランジ部41aが形成されている。
例えば、ストッパ42は、開閉弁体8の筒内周面から内側に突出する内鍔として固定されており、フランジ部41aを係止することでピース41の先端側への移動を規制する。
また、ピース41は、筒状を呈しており、ピース41の筒内部が連通孔21及び開閉弁体8の筒内部に連通する態様であってもよい。
本実施例の作用効果をタンク密閉弁1の作動とともに説明する。
タンク密閉弁1は、非通電時の状態では、図2及び図3に示すように、全閉状態である。
このとき、ピース41は切替弁体5を第1弁座4に向けて押圧しており、第2スプリング43のスプリング荷重が第1スプリング6よりも大きいため、切替弁体5は着座した状態となっている。また、このとき、ピース41が切替弁体5に当接した状態で、ストッパ42とピース41との間に形成される隙間44が形成されている。
加えて、開閉弁体8の離座直後から、切替弁体5にはバルブ室2の圧力が作用する。通常、開弁指令があるときのバルブ室2の圧力は第1流路15の圧力よりも高い正圧であるため、切替弁体5の反第1弁座側の面にはバルブ室2と第1流路15との差圧に応じた受圧荷重が負荷される。
従って、開閉弁体8の離座直後は、この受圧荷重とピース41の押圧力によって切替弁体5は第1弁座4に着座した状態となる。
つまり、ピース41による押圧が解除されることとなるが、このときには、すでに切替弁体5に受圧荷重が負荷された状態であるため、バルブ室2の圧力が大きければ、開閉弁体8に切替弁体5が追従して開弁してしまうことはない。
この開閉弁体8が離座しており、切替弁体5が着座した状態を小開状態と呼ぶ(図4〜7参照)。
これにより、第2流路16及びバルブ室2の圧力が低下する。すなわち、切替弁体5の受圧荷重も低下する。
従来は、開閉弁体8の離座直後に切替弁体5が着座した状態を維持させるための構成として、開閉弁体8と切替弁体5の受圧径に差を設けて、全閉状態からすでに切替弁体に受圧させていた。
このため、開閉弁体8の受圧径を切替弁体5の受圧径に関係なく設計することが可能となり設計自由度が増す。従って、圧力キャンセル機構の効果を最大限に利用するために、開閉弁体8の受圧径Dv2と圧力室区画部材11(ダイヤフラム)の有効受圧径Dcとを等しくすることが可能となる。つまり、圧力キャンセル機構の効果を最大限に利用可能となる。
実施例2を、実施例1とは異なる点を中心に、図10を用いて説明する。
なお、実施例1と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、第2弁座7が、切替弁体5の反第1弁座側の面に形成されている。
これによれば、切替弁体5の受圧径Dv1と開閉弁体8の受圧径Dv2とを等しくすることが可能となる。
これによれば、切替弁体5及び開閉弁体8が着座する際の衝撃をシール材により吸収することで、衝突音を低減することができる。
実施例3を、実施例1とは異なる点を中心に、図11を用いて説明する。
なお、実施例1と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、実施例2と同様に、第2弁座7が、切替弁体5の反第1弁座側の面に形成されている。
これによれば、切替弁体5の受圧径Dv1と開閉弁体8の受圧径Dv2とを等しくすることが可能となる。
これによれば、切替弁体5及び開閉弁体8が着座する際の衝撃をシール材により吸収することで、衝突音を低減することができる。
実施例1〜3では、圧力室区画部材11としてダイヤフラムを用いたが、特許文献2に記載の電磁弁のようにベローズを用いてもよい。
Claims (6)
- 第1流路(15)の開口(15a)及び第2流路(16)の開口(16a)を有するバルブ室(2)と、
前記バルブ室(2)内において前記開口(15a)の外側に環状に形成される第1弁座(4)と、
前記バルブ室(2)内に収容される弁体であって、前記第1流路(15)と前記バルブ室(2)を連通する前記開口(15a)よりも小径な連通孔(21)を有し、前記第1弁座(4)に離着座することで前記第1流路(15)と前記バルブ室(2)との間を流通可能な流量を切り替える切替弁体(5)と、
前記切替弁体(5)を前記第1弁座(4)から離座する方向へ付勢する第1スプリング(6)と、
前記連通孔(21)の開口の外側に環状に形成される第2弁座(7)と、
前記切替弁体(5)の反第1弁座側に配されるもうひとつの弁体であって、前記切替弁体(5)が着座している際に、前記第2弁座(7)に離着座することで前記第1流路(15)を前記バルブ室(2)に対して開閉して、前記第1流路(15)と前記第2流路(16)との間を連通または遮断する開閉弁体(8)と、
前記開閉弁体(8)を前記第2弁座(7)に着座する方向へ付勢するリターンスプリング(9)と、
前記開閉弁体(8)の反第2弁座側に配されて、前記開閉弁体(8)を前記リターンスプリング(9)の付勢力に抗して離座側に駆動する電磁アクチュエータ(10)と、
前記開閉弁体(8)の反第2弁座側に前記第1流路(15)と同圧の圧力を負荷して前記開閉弁体(8)の上下流の圧力差を小さくする圧力キャンセル室(35)を形成する圧力室区画部材(11)とを備え、
前記切替弁体(5)が前記第1弁座(4)に着座して前記開閉弁体(8)が前記第2弁座(7)に着座しているときは、前記第1流路(15)と前記第2流路(16)との間が遮断される全閉状態となり、
前記全閉状態から前記電磁アクチュエータ(10)の駆動によって前記開閉弁体(8)が前記第2弁座(7)から離座し、前記切替弁体(5)が前記バルブ室(2)の圧力を受けて前記第1弁座(4)に着座した状態では、前記連通孔(21)及び前記バルブ室(2)を介して前記第1流路(15)と前記第2流路(16)との間が連通する小開状態となり、
前記開閉弁体(8)の離座後に前記バルブ室(2)の圧力低下によって前記切替弁体(5)が前記第1弁座(4)から離座した状態では、前記開口(15a)及び前記バルブ室(2)を介して前記第1流路(15)と前記第2流路(16)との間が連通する全開状態となる電磁弁装置において、
前記開閉弁体(8)の前記第2弁座(7)にシートする環状の当接部(25)の内側で、前記全閉状態から前記開閉弁体(8)の前記第2弁座(7)からの離座直後までの間、前記第1スプリング(6)よりも大きい力で前記切替弁体(5)を前記第1弁座(4)に向けて押圧する押圧部材(40)を備えることを特徴とする電磁弁。 - 請求項1に記載の電磁弁において、
前記開閉弁体(8)の駆動方向を軸方向と呼び、この軸方向において前記開閉弁体(8)を基準としたとき、前記第2弁座側を先端側、その反対側を後端側と呼ぶと、
前記押圧部材(40)は、
前記当接部(25)の内側で前記開閉弁体(8)に対して軸方向に相対移動可能に配されるとともに前記切替弁体(5)に離接可能なピース(41)と、
前記開閉弁体(8)に固定されるとともに前記ピース(41)の先端側への移動を規制するストッパ(42)と、
前記ピース(41)を前記第1スプリング(6)よりも大きいスプリング荷重で前記ストッパ(42)に向けて付勢する第2スプリング(43)と、
前記全閉状態において、前記ピース(41)が前記切替弁体(5)に当接した状態で、前記ストッパ(42)と前記ピース(41)との間に形成される軸方向の隙間(44)とを具備しており、
前記全閉状態から前記開閉弁体(8)が後端側に移動して離座する際に、前記開閉弁体(8)の移動に伴い前記ストッパ(42)が前記隙間(44)の分だけ移動したら前記ピース(41)に当接し、その後、前記開閉弁体(8)及び前記ストッパ(42)とともに前記ピース(41)が後端側へ移動して前記ピース(41)が前記切替弁体(5)から離れることを特徴とする電磁弁装置。 - 請求項1または2に記載の電磁弁において、
前記第2弁座(7)は、前記第1弁座(4)を形成するハウジング(3)に形成されており、
前記第1弁座(4)の外側に前記第2弁座(7)が形成されていることを特徴とする電磁弁。 - 請求項1または2に記載の電磁弁において、
前記切替弁体(5)は板状を呈し、
前記第2弁座(7)は、前記切替弁体(5)の反第1弁座(4)側の面に形成されていることを特徴とする電磁弁。 - 請求項4に記載の電磁弁において、
前記切替弁体(5)は、前記開閉弁体(8)に当接する部分、及び、前記第1弁座(4)にシートする部分が、弾性変形可能な弾性シール材により形成されていることを特徴とする電磁弁。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載の電磁弁において、
前記切替弁体(5)の前記第1弁座(4)にシートする部分、及び前記当接部(25)は、弾性変形可能な弾性シール材により形成されていることを特徴とする電磁弁。
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