JP7368733B2

JP7368733B2 - パージバルブの製造方法

Info

Publication number: JP7368733B2
Application number: JP2020072938A
Authority: JP
Inventors: 靖彦宇野; 浩介白井
Original assignee: Hamanakodenso Co Ltd
Current assignee: Hamanakodenso Co Ltd
Priority date: 2020-04-15
Filing date: 2020-04-15
Publication date: 2023-10-25
Anticipated expiration: 2040-04-15
Also published as: JP2021169790A

Description

本開示は、キャニスタと吸気通路の間に介在して、パージ通路を開閉するパージバルブに関する。

特許文献１には、パージ通路を流れる蒸発燃料や空気に起因する異音を低減する整流器をパージバルブの出口部に設けることが記載されている。ただ、特許文献１には、パージバルブ内部構造や整流器の取り付け構造に関しての説明はない。

一方、パージバルブ内部には入り口ポート、弁室、弁体、弁座通路、出口ポートと流れる流路が形成され、パージバルブ内部の流体流れは複雑である。かつ、整流器を設ける際にも、整流器による異音低減効果を効率的に発揮させる必要がある。

特開２０１９－１４３５６４号公報

本開示は、上記点に鑑み、整流器を組み込んだパージバルブの最も望ましい構成を提供することを課題とする。

本開示の第１は、通電時に励磁するコイルと、磁性材製のステータと、このステータと磁気間隙を介して対向配置されるプランジャと、このプランジャとともに移動する弁体と、この弁体が当接する弁座と、弁体をこの弁座側に押圧する圧縮バネとを備えるパージバルブである。また、本開示の第１のパージバルブは、キャニスタからの蒸発燃料及び空気を流入する流入ポートと、この流入ポートと連通する弁室と、この弁室内に配置される円筒状の弁座部材と、この弁座部材の先端に位置する弁座と、蒸発燃料及び空気を吸気通路側に流出する流出ポートとを有している。

特に、本開示の第１のパージバルブは、弁座部材の内部に通路断面積が弁座から順次増加する弁座通路を形成し、この弁座通路の弁座部位置の通路断面積を最小として絞り部を形成している。そして、弁座通路の通路断面積最大部位で連通する流出ポートを設け、この流出ポートは円筒形状のレーザー光透過樹脂により形成している。また、円柱形状のレーザー光吸収樹脂により形成され、内部に整流通路を有する整流器を、流出ポートの先端部から挿入している。そして、整流通路の断面は、その通路断面積の合計が流出ポートの通路断面積より小さい。

弁座通路で通路断面積を増加させてから、流出ポートと連通し、その流出ポートに整流器を配置しているので、整流器の整流通路で蒸発燃料及び空気の流れを絞ることができる。そのため、整流器によって、絞り部下流の弁座通路での渦流れの発生を抑制することができ、整流器の異音低減効果を高めることができる。

本開示の第１のパージバルブの製造方法は、整流器の一端に挿入用のテーパ部を外周面より突出形成し、他端に流出ポートの先端部と当接するフランジ部を外周面より突出形成し、中間部分に溶着用テーパ部を外周面より突出形成している。そして、整流器が流出ポートに挿入された状態で、整流器の溶着用テーパ部と流出ポートの溶着用テーパ部当接部分をレーザー光により溶着している。整流器と流出ポートとの溶着による樹脂変形を、整流器の外周と流出ポートの内周との間の隙間で吸収することができる。特に流出ポートの先端部はフランジ部によって閉じられるので、溶融した樹脂が外部に流れ出ることはない。

本開示の第２のパージバルブは、流出ポートの内周であって弁座通路と整流器の一端との間の部位に通路断面積が一定の整流用空間を形成している。そのため、蒸発燃料及び空気が弁座通路から直接整流器の整流用通路に流入することがない。この整流用空間で整流したのちに、蒸発燃料及び空気を整流器の整流用通路に流入させるので、整流器の異音低減効果を高めることができる。また、整流用空間の通路断面積を弁座通路のうち流出ポートと連通する位置での通路断面積と同一にしているので、弁座通路と整流用空間との間での蒸発燃料及び空気の流れをスムーズにすることができる。

本開示の第３は、弁座通路のうち絞り部での通路断面積と、整流器の整流用通路の通路断面積の合計とを略同一にしている。整流用通路による蒸発燃料及び空気の流通抵抗増大の影響を抑えつつ、整流用通路による異音低減効果を得ている。

本開示の第４は、流出ポートの外周に蒸発燃料及び空気を吸気通路側に導くホースを配置するとともに、流出ポートの先端部にこのホースの抜け止めを行う係止肩部を形成している。そして、整流器の溶着用テーパ部を、この係止肩部を外した個所に位置させている。そのため、レーザー光による溶着が、係止肩部により阻害されることがない。

本開示の第５は、パージバルブの製造方法で、溶着用テーパ部を整流器の外周に周方向に亘って間欠的に突出形成している。整流器と流出ポートとの溶着による樹脂変形を、整流器の外周と流出ポートの内周との間の隙間で吸収するに際し、溶着用テーパ部の周囲の全周を利用することができる。かつ、整流器を流出ポートに挿入する際の押圧力が過大とならない。

図１は、パージバルブの利用状態を説明する図である。図２は、パージバルブの断面図である。図３は、図２図示整流器の正面図である。図４は、図３図示整流器の側面図である。図５は、流出ポートとホースとの結合状態を示す断面図である。図６は、レーザ溶着を示す断面図である。図７は、整流器の他の例を示す側面図である。図８は、整流器の更に他の例を示す側面図である。

図１にパージバルブの利用状態を示す。燃料タンク１００で蒸発した炭化水素ガス（以下蒸発燃料）はキャニスタ１１０に吸着される。キャニスタ１１０での吸着量が増えてくると、パージバルブ２００がパージ通路１２０を開く。パージ通路１２０はキャニスタ１１０とエンジン１３０のスロットルバルブ１３５下流の吸気通路１４０とを連通しているので、パージバルブ２００が開かれると蒸発燃料は大気バルブ１１２から取り入れられた空気とともに吸気通路１４０に吸入される。なお、１３７はエアフィルタ、１３８は吸気マニホールドを示している。また、大気バルブ１１２は通常は開いている。

図２に示すように、パージバルブ２００は、樹脂材料製のボビン２０１の周りに銅製ワイヤが多数回巻装されてコイル２０２が形成される。コイル２０２の外周には、磁性材製のヨーク２０３が配置され、コイル２０２の内周には同じく磁性材製のステータ２０４が配置されている。かつ、コイル２０２の内周には、磁性材製のプランジャ２０５がステータ２０４と磁気ギャップを介して対向配置されている。プランジャ２０５は、圧縮バネ２０６によってステータ２０４から離れる方向に付勢されている。また、プランジャ２０５には、ゴム材料製の弁体２０７がインサート成形されている。２０８は圧縮バネ２０６のガイド部材であり、ステータ２０４の内周に固定される。

ボビン２０１、コイル２０２、ヨーク２０３、ステータ２０４及びガイド部材２０８は、全体としてバルブボディ２１０にインサート成形されている。バルブボディ２１０はレーザー光を吸収する樹脂材料で、ポリブチルテレフタレートＰＢＴや、ポリアミドＰＡ６６などを用いる。バルブボディ２１０にはコネクタ２１１が形成され、コイル２０２と電気接続する一対の端子２１２がこのコネクタ２１１に露出している。また、バルブボディ２１０には、キャニスタ１１０からの蒸発燃料や空気が流入する流入ポート２１３が円管状に形成されている。この流入ポート２１３の外周には、パージ通路１２０を構成するホースが取り付けられる。

２２０は、整流器ボディで、バルブボディ２１０とともに弁室２２１を構成している。整流器ボディ２２０もポリブチルテレフタレートＰＢＴや、ポリアミドＰＡ６６などの樹脂材料製であるが、レーザー光を透過する。

整流器ボディ２２０には、円筒状の弁座部材２２２が弁室２２１に向けて形成されている。弁座部材２２２の先端はテーパ形状の弁座２２３を形成している。上述の弁体２０７は、プランジャ２０５を介して圧縮バネ２０６によって弁座２２３に押し付けられている。弁体２０７はゴム材料でできており弁座２２３はテーパ形状となっているので、圧縮バネ２０６により弁体２０７が多少傾いてもその周面は弁座２２３に適切に当接して、十分なシール性能が確保できる。

弁座部材２２２の内周には弁座通路２２４が形成されており、弁座通路２２４の通路断面積は弁座２２３部分で最小となって、絞り部２０９を形成している。そしてこの絞り部２０９から通路断面積は順次広がっている。絞り部２０９の辺りでは直径が４～５ミリメートル程度の円形断面であり、最も広がった位置では直径９ミリメートル弱の円形断面である。本開示では、弁座通路２２４の傾斜角度は１０度程度である。

整流器ボディ２２０には円筒状の流出ポート２３０が突出形成されている。流出ポート２３０の長さは２０ミリメートル程度であり、肉厚は２ミリメートル程度である。流出ポート２３０の内部には整流空間２３１が形成され、その通路断面は、弁座通路２２４の最も広がった部位と同一で直径が９ミリメートル弱の円形断面である。したがって、整流空間２３１と弁座通路２２４とは通路断面積及び通路断面形状の変化なく連続している。

流出ポート２３０の先端部位には、円柱状の整流器２４０が配置される。整流器２４０もポリブチルテレフタレートＰＢＴや、ポリアミドＰＡ６６などの樹脂材料製であり、レーザー光を吸収する。整流器２４０の長さは１０ミリメートル程度である。即ち、整流器２４０は流出ポート２３０長さの半分程度であり、結果、整流空間２３１の長さも１０ミリメートル程度となる。整流器２４０の外径は流出ポート２３０の内径より小さく、整流器２４０と流出ポート２３０との間には０．１５～０．２ミリメートル程度の隙間が生じている。

図３に示すように、整流器２４０の一端には、整流器２４０を流出ポート２３０に挿入する際にガイドとなる挿入用テーパ部２４１が形成されている。挿入用テーパ部２４１の外径は流出ポート２３０の内径より小さく、挿入された状態では挿入用テーパ部２４１は流出ポート２３０の内周に当接することはない。挿入用テーパ部２４１の幅は１ミリメートル程度であり、その後端（図３の左側）には同じく幅１ミリメートル程度の円柱形ガイド部２４１１が形成されている。

整流器２４０の他端にはフランジ部２４２が径方向に直角に突出形成されている。整流器２４０が流出ポート２３０内に挿入された状態では、フランジ部２４２が流出ポート２３０の先端と当接して、軸方向の位置合わせが行われる。フランジ部２４２の径方向の幅は、流出ポート２３０の外径より小さく、後述するホース２６０の挿入時にフランジ部２４２が邪魔することはない。

整流器２４０の中間部分には、流出ポート２３０と溶着する溶着用テーパ部２４３が突出形成されている。溶着用テーパ部２４３は、傾斜角度３０度程度のテーパ面２４３１とこのテーパ面２４３１と連続する傾斜角度６０度程度の斜面２４３２とからなる三角形状であり、高さは０．３ミリメートル程度である。溶着用テーパ部２４３の高さが整流器２４０と流出ポート２３０との隙間より大きい結果、整流器２４０が流出ポート２３０に挿入された状態では、溶着用テーパ部２４３の頂部２４３３と流出ポート２３０のうちその頂部２４３３が当接する部位が弾性変形する。

溶着用テーパ部２４３は、周方向に等間隔離れて複数形成される。本開示では溶着用テーパ部２４３は６か所に形成されている。したがって、各溶着用テーパ部２４３は独立して整流器２４０の外周から突出形成されている。

図４に示すように、整流器２４０には整流通路２４５が複数形成されている。本開示では、中心軸上に１つ形成された整流通路２４５と、周方向に等間隔離れた６つの整流通路２４５とを形成している。整流通路２４５はいずれも断面が直径２ミリメートル程度の円形であり、軸方向に直線状に形成されている。

図５に示すように、流出ポート２３０の外周にパージ通路１２０をなすホース２６０が接続される。そして、流出ポート２３０の先端部の外周には、ホース２６０の抜け止めを行う係止肩部２３３が膨出形成されている。

次に、上記構成からなるパージバルブ２００の組付け手順を説明する。まず、ボビン２０１の外周にコイル２０２を巻装し、ヨーク２０３、ステータ２０４等とともに電磁部を組み立てる。その状態で、コイル２０２を一対の端子２１２と電気接続し、電磁部と端子２１２とともにバルブボディ２１０にインサート成形する。

また、整流器ボディ２２０の流出ポート２３０の先端側から整流器２４０を挿入する。その際には、挿入用テーパ部２４１が流出ポート２３０の先端と係合して、挿入のガイドを行う。次いで、溶着用テーパ部２４３が流出ポート２３０の先端と当接し、溶着用テーパ部２４３の頂部と流出ポート２３０の内周とが弾性変形する。ここで、溶着用テーパ部２４３は全周に亘って間欠的に形成されているので、弾性変形するのに必要な押圧力を過大にすることはない。整流器２４０の挿入は、フランジ部２４２が流出ポート２３０の先端に当接するまでなされ、フランジ部２４２の当接によって整流器２４０の位置決めがなされる。

位置決めにより溶着用テーパ部２４３の位置が正確に定まるので、図６に示すように、レーザー光２４９を溶着用テーパ部２４３に照射して、溶着用テーパ部２４３とこれに当接する流出ポート２３０を溶かしてレーザー溶着する。図５において符号２４７で示す部位が溶着部位である。レーザー溶着の際に、溶着用テーパ部２４３の頂部２４３３が溶けて、整流器２４０と流出ポート２３０との隙間に流れることとなるが、ガイド部２４１１によって整流空間２３１に流れ出ることは防止できる。また、フランジ部２４２が流出ポート２３０の先端に当接しているので、外部に流れ出ることも防止できる。かつ、溶着用テーパ部２４３は周方向に分離しているので、溶けたとしてもその量は限られている。かつ、溶着用テーパ部２４３の周囲に全周に広がるので、整流空間２３１への流出は確実に抑えられる。

レーザー溶着のレーザー光２４９は、溶着用テーパ部２４３の頂部２４３３に焦点を当てているため、整流器２４０の外周で溶着用テーパ部２４３が形成されていない部位にレーザー光２４９が当たったとしても、その部位を溶かすことはない。

また、本開示では、溶着用テーパ部２４３を流出ポート２３０のうち係止肩部２３３を外した部位に位置させている。係止肩部２３３では、流出ポート２３０の肉厚が変化しているので、その部位にレーザー光２４９を照射したのでは、溶着用テーパ部２４３に到達するレーザー光２４９も変化してしまう恐れがある。しかしながら、本開示では、溶着用テーパ部２４３を流出ポート２３０の肉厚が一定の部位に配置しているので、溶着用テーパ部２４３に到達するレーザー光２４９を一定に保つことができる。

次いで、電磁部をインサート成形したバルブボディ２１０に、圧縮バネ２０６のガイド部材２０８と、圧縮バネ２０６と、弁体２０７をインサート成形したプランジャ２０５とを配置する。その状態で、弁座２２３に弁体２０７が当接するようにして、整流器ボディ２２０をバルブボディ２１０に組み付ける。組み付け後、整流器ボディ２２０の当接面フランジ２２０ａとバルブボディ２１０の当接面フランジ２１０ａとをレーザー溶着する。

次に、本開示のパージバルブ２００の動作を説明する。キャニスタ１１０に付着した蒸発燃料が少ない状態では、パージ通路１２０はパージバルブ２００によって閉じられる。即ち、コイル２０２に通電されず、プランジャ２０５は圧縮バネ２０６によってステータ２０４から離れる方向の付勢力を受ける。この付勢力によって、弁体２０７は弁座２２３に押し付けられ、弁座通路２２４は閉じられる。

キャニスタ１１０の蒸発燃料が増えてパージ通路１２０を開く必要があるときに、パージバルブ２００がパージ通路１２０を開く。ここで、大気バルブ１１２は通常開いているので、空気をキャニスタに導入する。

この際、パージバルブ２００のコイル２０２は通電される。通電により、コイル２０２の磁気回路がステータ２０４、ヨーク２０３、プランジャ２０５に形成され、ステータ２０４とプランジャ２０５との間の磁気ギャップに吸引力が発生する。この吸引力が圧縮バネ２０６の付勢力に打ち勝って、プランジャ２０５をステータ２０４側に移動させ、その移動に伴って弁体２０７が弁座２２３から離れる。弁体２０７は最大で１ミリメートル強弁座２２３から離れる。

大気バルブ１１２が開いているのでキャニスタ１１０側は大気圧であり、一方、吸気通路１４０はスロットルバルブ１３５下流にあるので負圧である。従って、その圧力差によってキャニスタ１１０から蒸発燃料と空気とがパージ通路１２０を介して吸気通路１４０に流れる。

より具体的には、流入ポート２１３から流入した蒸発燃料及び空気が弁室２２１に流れ、弁座部材２２２の弁座２２３の全周から弁座通路２２４の絞り部２０９に流入する。特にスロットルバルブ１３５が閉じているエンジンのアイドリング状態では負圧による圧力差が大きいので、最大で毎分１２０リットル程度の蒸発燃料及び空気が弁座通路２２４に流入する。

弁座通路２２４は弁座２２３部分の断面積を小さくしているので、弁体２０７の受圧面積も小さくなり、コイル２０２の励磁力で弁体２０７が移動しやすくなっている。かつ、弁体２０７と弁座２２３とのシール面を小さくして、シール性能を向上させている。

弁座通路２２４では、絞り部２０９の下流で通路断面積を徐々に大きくして、蒸発燃料及び空気の流速を徐々に低下させている。また、弁座通路２２４での通路断面積の急変を避けて、蒸発燃料及び空気の流れをスムーズにしている。しかしながら、通路断面積の変化に伴う渦流れの発生を防止することはできず、絞り部２０９の下流では渦流れが生じる。

本開示では、弁座通路２２４に連続して、流出ポート２３０に整流空間２３１を形成している。この整流空間２３１により、弁座通路２２４で生じた渦流れを安定させている。その状態で、蒸発燃料及び空気は整流器２４０の整流通路２４５に流入する。換言すれば、整流空間２３１が整流通路２４５の上流に位置して、弁座通路２２４で生じた渦流れを整流通路２４５と協働して抑制している。それによって、蒸発燃料及び空気の渦流れに起因する異音の発生を抑制することができる。

本開示では、弁座通路２２４の弁座２２３部分（絞り部２０９）での通路断面積と、整流器２４０の整流通路２４５の合計の通路断面積とを略同様にしている。そのため、弁座２２３部分（絞り部２０９）での蒸発燃料及び空気の流速と整流器２４０での流速とで大きな変化がない。

なお、上述したのは本開示の望ましい態様ではあるが、本開示は種々に変更可能である。例えば、上述の開示で整流通路２４５の断面形状を円形としたが、他の形状としてもよい。また、整流通路２４５の数も７より少なくしてもよく、逆に多くしてもよい。

図７は整流通路２４５を扇形として６つ設けた例であり、図８は整流通路２４５を四角形状として４つ設けた例である。このように、整流通路２４５の数や形状を変更しても、整流通路２４５の通路断面積を絞ることによる整流器２４０の異音低減効果を得ることが可能である。

また、上述の開示では整流通路２４５の合計断面積を弁座２２３部分での通路断面積と略同じとしたが、合計断面積を弁座２２３部分の通路断面積より大きくしてもよい。通路断面積は略同じであるのが望ましいが、通路断面積が異なっていても、整流通路２４５によって蒸発燃料及び空気の流れを絞ることで、弁座通路２２４での渦流れの発生を抑制することは可能である。

また、上述の開示では、整流器２４０と弁座通路２２４との間に、整流器２４０と同じ程度の長さの整流空間２３１を形成したが、整流空間２３１の長さをより長くしても、逆に短くしてもよい。整流空間２３１にも望ましい容積があるが、容積を変更したとしても弁座通路２２４での渦流れの発生を抑制することは可能である。極端な例では、弁座通路２２４と整流通路２４５とが連続するようにしてもよい。

また、上述の開示では、溶着用テーパ部２４３を周方向に間欠的に形成したが、溶着用テーパ部２４３を周方向の全周に亘って形成することも可能である。全周に亘って形成しても、溶けた樹脂が整流空間２３１に流れ出ることはガイド２４１１によって阻止でき、外部に流れ出ることはフランジ部２４２によって阻止できる。ただ、全周に亘って形成する場合には、整流器２４０を流出ポート２３０に挿入する際の押圧力が大きくなるので、溶着用テーパ部２４３の高さや形状を工夫する必要がある。

また、ガイド２４１１を廃止することも可能である。整流器２４０の挿入は挿入用テーパ部２４１によってガイドされ、挿入用テーパ部２４１も外周面に突出形成されているので、挿入用テーパ部２４１によっても溶けた樹脂の流れ出しは阻止できる。

２００・・・パージバルブ
２０２・・・コイル
２０４・・・ステータ
２０５・・・プランジャ
２０７・・・弁体
２１０・・・バルブボディ
２２０・・・整流器ボディ
２２２・・・弁座部材
２２３・・・弁座
２２４・・・弁座通路
２３０・・・流出ポート
２３１・・・整流空間
２４０・・・整流器
２４１・・・挿入用テーパ部
２４２・・・フランジ部
２４３・・・溶着用テーパ部

Claims

通電時に励磁するコイルと、
このコイルの通電時磁気回路内に配置される磁性材製のステータと、
前記コイルの通電時磁気回路内にこのステータと磁気間隙を介して対向配置されるプランジャと、
このプランジャとともに移動する弁体と、
キャニスタからの蒸発燃料及び空気を流入する流入ポートと、
この流入ポートと連通する弁室と、
この弁室内に配置される円筒状の弁座部材と、
この弁座部材の先端に位置し、前記弁体が当接する弁座と、
前記弁体をこの弁座側に押圧する圧縮バネと、
前記弁座部材の内部に形成される弁座通路と、
円筒形状のレーザー光透過樹脂により形成され、この弁座通路と連通して、蒸発燃料及び空気を吸気通路側に流出する流出ポートと、
円柱形状のレーザー光吸収樹脂により形成され、前記流出ポートの先端部側に配置され、内部に整流通路を有する整流器とを備え、
前記弁座通路は、前記弁座の位置で通路断面積を最小として絞り部を形成し、この絞り部から前記流出ポートに向けて通路断面積を順次増加し、
前記流出ポートは、前記弁座通路の通路断面積が最大となった位置で連通して、その通路断面積が前記弁座通路の最大通路断面積と同一であり、
前記整流通路の断面は、その通路断面積の合計が前記流出ポートの通路断面積より小さく、
前記整流器の外周面には、その一端に挿入用テーパ部を有し、他端に前記流出ポートの前記先端部と当接するフランジ部を有し、中間部分に溶着用テーパ部を有し、
前記整流器が前記流出ポートに配置された状態で、前記整流器と前記流出ポートとは前記整流器の前記溶着用テーパ部の部位で結合している
パージバルブの製造方法であって、
前記整流器は、前記挿入用テーパ部を外周面より突出形成し、前記フランジ部を外周面より突出形成し、前記溶着用テーパ部を外周面より突出形成し、
前記整流器は前記流出ポートの先端部から挿入され、
前記整流器が前記流出ポートに挿入された状態で、前記整流器の前記溶着用テーパ部及び前記流出ポートの前記溶着用テーパ部との当接部分がレーザー光溶着される
ことを特徴とするパージバルブの製造方法。
前記流出ポートの内周には、前記弁座通路と前記整流器の前記一端との間に通路断面積が一定の整流用空間が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のパージバルブの製造方法。
前記弁座通路のうち前記弁座の位置での通路断面積と、前記整流器の通路の通路断面積の合計とは、略同一である
ことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載のパージバルブの製造方法。
前記流出ポートの外周に、蒸発燃料及び空気を前記吸気通路側に導くホースが配置され、
前記流出ポートの前記先端部に、このホースの抜け止めを行う係止肩部が形成され、
前記整流器の前記溶着用テーパ部は、この係止肩部を外した個所に位置する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のパージバルブの製造方法。
前記溶着用テーパ部は、前記整流器の外周に周方向に亘って間欠的に突出形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のパージバルブの製造方法。