JPH08178113A - エアーコントロールバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エアーコントロールバルブにおいて、気密性
を確保しながら、高コストになるのを抑えるとともに、
安定した動作が得られ、しかも、感圧部の受圧部材の反
復繰り返し動作の寿命を大幅に延ばせるようにする。 【構成】 エアー導入ポート２１、第１弁室２３、エア
ー送り出しポート２２、第２弁室２４、弁孔２５、弁部
材２７、弁閉用ばね２９、感圧部を弁筐体２に備え、感
圧部に作用する外部圧力を弁部材２７に伝達させて弁孔
２５を開閉動作することで、エアーをエアー導入ポート
２１から第１弁室２３、第２弁室２４を経てエアー送り
出しポート２２へ供給するエアーコントロールバルブに
おいて、感圧部に作用する外部圧力を受ける受圧部材を
金属製ダイヤフラム１０で構成する。そして、この金属
製ダイヤフラム１０を、その背面に弁部材２７の端面が
接するようにして弁筐体２の内部に対し周囲を気密に固
定して取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用エンジンの吸
気系に設けられて、パワーステアリング動作時における
アイドル回転制御装置用のエアーコントロールバルブに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの吸気系にキャブレタを備える
とともに、パワーステアリングを備えた自動車におい
て、キャブレタにおけるスロットルバルブの前後を連通
するバイパス路に弁（エアーコントロールバルブ）を設
け、この弁（エアーコントロールバルブ）をパワーステ
アリング駆動用油圧管路の圧力によって開閉するように
したアイドルアップ装置を備えたものがある。自動車に
備えられるパワーステアリングは、手動の舵取機構の途
中に設けられたサーボ機構の形を取ることが多く、舵取
機構の手動による変位が入力信号としてサーボ機構に与
えられて、出力機構がそれに追随する動きをするもので
あり、即ち、手動操作に動力が加勢する形になる。この
ようなパワーステアリングの動力源としては、油圧力が
現在最も一般に使用されている。

【０００３】ところで、エンジンがアイドリング状態に
ある時、あるいは低速回転している時に、車両のステア
リング操作を行うと、パワーステアリングの油圧ポンプ
が作動するので、その負荷がエンジンにかかる。この場
合、エンジンは油圧ポンプの負荷で回転数が低下してラ
フアイドルとなり、ついにはエンジンが停止することも
ある。そこで、エンジンのアイドル状態において、ステ
アリングを操作した場合でも、エンジンの停止等を起こ
すことのないアイドル回転制御装置用のものとしてエア
ーコントロールバルブを設けている。

【０００４】図４は従来のエアーコントロールバルブの
感圧部構造を例示したもので、図中、４０，５０は弁筐
体、４１，５１は弁部材、４２，５２は受圧部材であ
る。先ず、図４（ａ）は感圧部の受圧部材としてピスト
ン４２が使用された構造のもので、このピストン４２
は、外部に取付ねじ部４３が形成されて底部に圧力導入
口４４が形成された弁筐体４０の中心穿設孔に対して摺
動自在に組み込まれている。このピストン４２の摺動面
の気密は、ピストン４２の環状溝に設けられたＯリング
４５とバックアップリング４６によって確保されてい
る。このＯリング４５とバックアップリング４６は、図
示のように、１セットで二重に設けられたものが多い。
以上のような感圧部構造による従来のエアーコントロー
ルバルブによれば、図示しないが、車両のステアリング
を操作して、パワーステアリング駆動用油圧管路に圧力
が作用し、その圧力がピストン４２の圧力導入口４４側
に作用すると、ピストン４２が上昇して、その同軸上で
上部に設けられた弁部材４１が動作し、図示しない弁部
を開閉するようになっている。

【０００５】また、図４（ｂ）は感圧部の受圧部材とし
て弾性部材からなるダイヤフラム５２が使用された構造
のもので、このダイヤフラム５２は、外部に取付ねじ部
５３が形成された弁筐体５０のフランジ部５４と気密に
嵌合されている。そして、このダイヤフラム５２の外部
は、圧力導入孔５５を形成した保護キャップ５６で補強
されている。以上のような感圧部構造による従来のエア
ーコントロールバルブによっても、保護キャップ５６の
圧力導入孔５５からダイヤフラム５２に対して圧力が作
用すると、ダイヤフラム５２の底部が上昇し、その動き
がダイヤフラム５２の底部背面側と接する伝達軸５７を
介して弁部材５１に伝達される。即ち、弁部材５１が動
作して、図示しない弁部を開閉するようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た感圧部構造による従来の各エアーコントロールバルブ
の場合、以下に列挙するような問題がある。先ず、図４
（ａ）に示される感圧部の受圧部材としてピストン４２
が使用された構造による従来のエアーコントロールバル
ブの場合は、以下に列挙する３つの問題がある。

【０００７】（１）摺動体であるピストン４２の摺動シ
ール部は、摺動しながら完全に気密であることを期待さ
れるものであるが、そのようなことをシール部材である
Ｏリング４５やバックアップリング４６に期待すること
には無理がある。また、シール部材を、図示例のよう
に、二重三重等に多重設定した場合でも、少々の漏洩は
出てきてしまう。

【０００８】（２）ピストン４２の摺動部の完全な気密
を狙うあまりに、ピストン４２自体とその組み込まれる
摺動孔の寸法精度並びに仕上げ精度が高品質である必要
がある。従って、このために部品が高コストになってし
まう。

【０００９】（３）ピストン４２の摺動部の完全な気密
を狙うあまりに、Ｏリング４５やバックアップリング４
６を多重に使用することになる。このため、摺動抵抗が
大きくなって、圧力に対する弁部材４１の動き量のヒス
テリシスが大きくなって、計画通りの働きをしなくなる
ことがある。そして、結果的に、エンジンのアイドリン
グ回転数が安定しないものとなってしまう。

【００１０】また、図４（ｂ）に示される感圧部の受圧
部材として弾性部材からなるダイヤフラム５２が使用さ
れた構造による従来のエアーコントロールバルブの場合
には、受圧部材である弾性部材からなるダイヤフラム５
２の材質が、実際には、合成ゴムまたは合成樹脂で対処
されていることから、圧力の作用による反復繰り返し動
作の寿命が、ある一線以上は越すことができないという
問題があった。

【００１１】そこで、本発明の目的は、気密性を確保し
ながら、高コストになるのを抑えるとともに、安定した
動作が得られ、しかも、感圧部の受圧部材の反復繰り返
し動作の寿命を大幅に延ばせるようにしたエアーコント
ロールバルブを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
本発明は、エアー導入ポート、このエアー導入ポートに
通じる第１弁室、エアー送り出しポート、このエアー送
り出しポートに通じる第２弁室、この第２弁室と前記第
１弁室とを通じる弁孔、この弁孔を開閉する弁部材、こ
の弁部材を弁閉方向に付勢する弁閉用ばね、外部圧力を
受ける感圧部を弁筐体に備え、前記感圧部に作用する外
部圧力を前記弁部材に伝達させて、前記弁部材により前
記弁孔を開閉動作することで、エアーを前記エアー導入
ポート側から前記第１弁室および前記第２弁室を経て前
記エアー送り出しポート側へ供給するようにしたエアー
コントロールバルブにおいて、前記感圧部に作用する前
記外部圧力を受ける受圧部材を金属製ダイヤフラムで構
成するとともに、この金属製ダイヤフラムを、その背面
に前記弁部材の端面が接するようにして前記弁筐体の内
部に対し周囲を気密に固定して取り付けた構成を特徴と
している。

【００１３】

【作用】本発明によれば、弁筐体の内部に周囲を気密に
固定して取り付けた金属製ダイヤフラムに外部圧力が作
用すると、その外部圧力によって、金属製ダイヤフラム
が動作し、弁部材を弁閉用ばねの付勢に抗して押し上げ
て弁孔を開き、エアー導入ポート側から第１弁室および
第２弁室を経てエアー送り出しポート側へエアーをタイ
ミング良く適切に送り出す。

【００１４】金属製ダイヤフラムを、弁筐体の内部に周
囲を気密に固定して取り付けたことにより、気密性が確
保される。また、従来のピストンを廃止したことから、
摺動部対策が不要となり、従って、高コストになるのを
抑えられる。さらに、摺動部の摺動抵抗の発生が考えら
れないことから、安定した動作が得られるようになる。
そして、ダイヤフラムの材質を金属製にしたことから、
圧力の作用による繰り返し動作の寿命が大幅に延びる。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明に係るエアーコントロールバ
ルブの実施例を図１から図３に基づいて説明する。先
ず、図１は本発明を適用した一例としてのエアーコント
ロールバルブを示すもので、そのエアーコントロールバ
ルブを上方と下方から見た状態を図２（ａ）および
（ｂ）に示している。図１において、１はパワーステア
リング駆動用油圧管路の壁面であり、２は弁筐体であ
る。

【００１６】弁筐体２は、上面が開放された大径部３の
下部に中心が同軸上の小径部４を形成した駒形状のもの
であって、その小径部４の下部に、前記パワーステアリ
ング駆動用油圧管路の壁面１に設けられたねじ孔に気密
状にねじ込んで固定される取付ねじ部５を設けている。
図中、６はパワーステアリング駆動用油圧管路の壁面１
と小径部４の上部との間に介在させた気密確保のための
Ｏリングである。なお、大径部３の外周は、図２（ａ）
および（ｂ）に示すように、六角形をしていて、これに
よりエアーコントロールバルブのねじ込み作業時の工具
が係合できるようになっている。

【００１７】以上の弁筐体２の大径部３の内部には、上
部の大径段部７、続いて下部に小径段部８が形成されて
いて、小径部４の底面には、末広がり形状の圧力導入孔
９が形成されている。これら大径段部７および小径段部
８の内部は、圧力導入孔９と連通するようになってい
る。なお、これらの大径段部７、小径段部８および圧力
導入孔９は、弁筐体２の同軸上に設けられている。

【００１８】そして、小径段部８には、前記パワーステ
アリング駆動用油圧管路の圧力を受けて動作をする感圧
部の受圧部材としての金属製ダイヤフラム１０と、その
上の中心にガイド孔１２を有する円板形状のダイヤフラ
ム背面板１１とが重ねられて、大径段部７側から周囲の
カシメ部１３により強力に固定されている。即ち、金属
製ダイヤフラム１０は、図３にも拡大して示されるよう
に、断面が波形形状をしたもので、ダイヤフラム背面板
１１とともに一体化して固定されている。このような金
属製ダイヤフラム１０の取り付けによる気密の確保は、
カシメ部１３による固定構造のみでも充分であると考え
られるが、さらに完全なものとするために、図示例にお
いては、金属製ダイヤフラム１０の圧力作用側（圧力導
入孔９側）の環状溝に納まったＯリング１４を設けてい
る。

【００１９】ここで、以上の金属製ダイヤフラム１０の
上下には、その作動領域を確保するための空間が設けら
れている。即ち、ダイヤフラム背面板１１の下面には、
金属製ダイヤフラム１０が作用圧を受けて上方へ動作す
る場合の作動空間としての凹部１５が形成されている。
この凹部１５は、圧力が規定以上に上昇して金属製ダイ
ヤフラム１０の能力以上に動作しようとした場合におい
て、その動作の制限部材としての役務を果たす。また、
小径段部８の底面には、後述する弁閉用ばね２９の作用
力を受けて金属製ダイヤフラム１０が下方へ動作する場
合の作動空間としての凹部１６が形成されている。この
凹部１６は、弁閉用ばね２９の作用力が金属製ダイヤフ
ラム１０の動作能力以上になるような場合において、前
記凹部１５と同様に、その動作の制限部材としての役務
を果たすよう考慮されることもある。

【００２０】以上によって、金属製ダイヤフラム１０
は、周囲のカシメ部１３により強力に固定されている
が、その断面が波形形状であること（図３参照）と、上
下に充分な作動空間としての凹部１５，１６が確保され
ていることから、作用圧力に対しリニアーな変位による
動作特性が得られるものとなっている。また、この金属
製ダイヤフラム１０は、上下方向への動作を繰り返して
も、断面が波形形状であることもあって、動作反力によ
る周囲のカシメ部１３への影響がなく、カシメ部１３に
よる周囲の固定部の気密が確保されている。

【００２１】そして、弁筐体２の大径部３内の大径段部
７には、環状のＯリング支持板１７と、その上部に重ね
たポート部材２０が設けられている。このポート部材２
０は、エアー導入ポート２１とエアー送り出しポート２
２を一体に備えた兜形状のものであって、その下面側の
周囲にＯリング１８介装してＯリング支持板１７上面に
重ね、大径段部７の上部開放周縁１９を内側に曲げるカ
シメ加工により弁筐体２に強固に結合されている。ま
た、ポート部材２０の内部には、エアー導入ポート２１
に通じる第１弁室２３が形成されており、さらに、エア
ー送り出しポート２２に通じる第２弁室２４が形成され
ている。これら第１弁室２３と第２弁室２４は、ポート
部材２０内の中心に形成した弁孔２５を通じて連通可能
である。

【００２２】以上により弁筐体２の中心軸上に並ぶ第１
弁室２３、弁孔２５、第２弁室２４、ガイド孔１２の領
域には、頭部に截頭円錐形の弁部２６を有する茸形状を
した弁部材２７が配設されている。即ち、この弁部材２
７は、上方にテーパ形状に開いた頭部の截頭円錐形の弁
部２６を第１弁室２３に置いて、弁孔２５、第２弁室２
４およびガイド孔１２を貫通するように配置されてい
る。この弁部材２７の下端部が、前記金属製ダイヤフラ
ム１０の中央部上面と接触可能となる。

【００２３】さらに、第１弁室２３の上方開放側には、
ばね調整用ねじ部材２８がねじ込まれていて、このばね
調整用ねじ部材２８と弁部材２７の弁部２６との間に、
弁閉用コイルばね２９を圧縮させて介装している。この
弁閉用コイルばね２９の付勢力によって、常態では截頭
円錐形の弁部２６のテーパ形状部が弁孔２５を閉じて、
第１の弁室２３と第２の弁室２４との連通を遮断した状
態にある。この状態において、弁部材２７の下端部が、
金属製ダイヤフラム１０の中央部の圧力作用側の背面
（上面）と接触していることから、この金属製ダイヤフ
ラム１０が圧力導入孔９側からの圧力を受けて動作する
と、その動作が直ちに弁部材２７に伝達されるようにな
っている。

【００２４】また、ばね調整用ねじ部材２８を回動操作
することで、圧力値に対する弁部材２７の開閉位置が調
整されるものとなっている。このばね調整用ねじ部材２
８は、弁部材２７の開閉位置調整後に螺合部を外側から
溶接するか、または、シール剤を塗布して気密処理がな
される。なお、ポート部材２０について、エアー導入ポ
ート２１と第１弁室２３と連通するための横方向の連通
路の加工後、その連通路の外端部を栓部材３０により気
密に塞いでいる。ここで、以上の主力部品の材質につい
て、弁筐体２は金属が、金属製ダイヤフラム１０はステ
ンレス並びにリン青銅等ばね材として使用される金属
が、ダイヤフラム背面板１１は合成樹脂または金属が、
ポート部材２０は合成樹脂または金属が、弁部材２７は
合成樹脂または金属が、それぞれ適切である。

【００２５】次に、以上の構成によるエアーコントロー
ルバルブの作用並びに動作について説明する。始めに、
弁筐体２の六角形の大径部３に工具を係合して、小径部
４とパワーステアリング駆動用油圧管路壁面１との間に
Ｏリング６を介在させ、小径部４の取付ねじ部５をパワ
ーステアリング駆動用油圧管路壁面１のねじ孔に気密状
にねじ込んで、エアーコントロールバルブを固定する。
また、ポート部材２０のエアー導入ポート２１およびエ
アー送り出しポート２２を図示しないエンジン吸気系に
接続する。

【００２６】先ず、前記パワーステアリング駆動用油圧
管路の圧力が、圧力導入孔９を経て金属製ダイヤフラム
１０の面に作用すると、この金属製ダイヤフラム１０が
上方へ動作して、弁部材２７が弁閉用コイルばね２９の
付勢力に抗して押し上げられ、弁部２６が弁孔２５から
上方へ離れて弁開し、エアー導入ポート２１側のエアー
が第１弁室２３から弁孔２５を通り第２弁室２４を経て
エアー送り出しポート２２側へタイミング良く適切に送
り出される。また、前記パワーステアリング駆動用油圧
管路の圧力が下がれば、弁部材２７は弁閉用コイルばね
２９の付勢力により押し下げられ、これにより金属製ダ
イヤフラム１０も同様に押し下げられ、降下した圧力と
バランスした位置で停止する。そして、前述とは違った
量のエアーを送り出す。このように、弁部材２７は圧力
に変動に追随して動作する。

【００２７】以上の通り、本発明のエアーコントロール
バルブは、前述した作用を有することから、従来の課題
であった下記の問題を解決することができる。先ず、従
来のエアーコントロールバルブの図４（ａ）に示される
感圧部構造との比較においては以下の通りである。

【００２８】（１）従来の摺動部の完全な気密の確保が
困難であったことに対して金属製ダイヤフラム１０を弁
筐体２の小径段部８に対し周囲のカシメ部１３により強
力に固定し、さらに、金属製ダイヤフラム１０の圧力作
用側（圧力導入孔９側）にＯリング１４を設けたことに
より、気密を完全に確保することができる。 （２）従来の完全な気密を狙うあまりの部品精度の高品
質化、高コスト化に対して従来のピストンを廃止した構
成にしたことから、この問題は全く考慮せずとも良くな
り、高コストからも逃れることができる。 （３）従来の摺動抵抗が大で、弁が計画通りに動作せ
ず、エンジンのアイドリング回転数が安定しないことに
対して前記（１），（２）の状況から、摺動部の摺動抵
抗の発生が考えられないものであり、安定した動作が得
られる。

【００２９】また、従来のエアーコントロールバルブの
図４（ｂ）に示される感圧部構造との比較においては次
の通りである。ダイヤフラム１０の材質を金属製にした
ことから、圧力の作用による繰り返し動作の寿命が大幅
に延びる。

【００３０】なお、以上の実施例においては、自動車用
エンジンの吸気系に設けられて、パワーステアリング動
作時におけるアイドル回転制御装置用のエアーコントロ
ールバルブとしたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、他の用途に適用してもよい。また、その他、具
体的な細部構造等についても適宜に変更可能であること
は勿論である。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るエアーコン
トロールバルブによれば、感圧部の受圧部材としての金
属製ダイヤフラムを、その背面に弁部材の端面が接する
ようにして弁筐体の内部に対し周囲を気密に固定して取
り付けた構成としたため、以下に列挙する効果を発揮す
ることができる。

【００３２】（１）金属製ダイヤフラムを、弁筐体の内
部に周囲を気密に固定して取り付けたため、気密性を確
保することができる。 （２）従来のピストンを廃止したため、摺動部対策を不
要なものにでき、従って、高コストになるのを抑えるこ
とができる。 （３）摺動部の摺動抵抗の発生が考えられないため、安
定した動作を得ることができる。 （４）ダイヤフラムの材質を金属製にしたため、圧力の
作用による繰り返し動作の寿命を従来と比較して大幅に
延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一例としてのエアーコントロ
ールバルブを示す中央縦断正面図である。

【図２】図１のエアーコントロールバルブを上方と下方
から見た状態を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）
は底面図である。

【図３】図１のエアーコントロールバルブに使用される
金属製ダイヤフラムの一般的断面形状を示した拡大図で
ある。

【図４】従来のエアーコントロールバルブの感圧部構造
を例示したもので、（ａ）は感圧部の受圧部材としてピ
ストンが使用された構造のものを示す要部の中央縦断正
面図、（ｂ）は感圧部の受圧部材として弾性部材からな
るダイヤフラムが使用された構造のものを示す要部の中
央縦断正面図である。

【符号の説明】

１ パワーステアリング駆動用油圧管路の壁面 ２ 弁筐体 ５ 取付ねじ部 ７ 大径段部 ８ 小径段部 ９ 圧力導入孔 １０ 金属製ダイヤフラム １１ ダイヤフラム背面板 １５，１６ ダイヤフラム動作用の凹部 ２０ ポート部材 ２１ エアー導入ポート ２２ エアー送り出しポート ２３ 第１弁室 ２４ 第２弁室 ２５ 弁孔 ２６ 弁部 ２７ 弁部材 ２８ ばね調整用ねじ部材 ２９ 弁閉用ばね

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エアー導入ポート、このエアー導入ポー
   トに通じる第１弁室、エアー送り出しポート、このエア
   ー送り出しポートに通じる第２弁室、この第２弁室と前
   記第１弁室とを通じる弁孔、この弁孔を開閉する弁部
   材、この弁部材を弁閉方向に付勢する弁閉用ばね、外部
   圧力を受ける感圧部を弁筐体に備え、 前記感圧部に作用する外部圧力を前記弁部材に伝達させ
   て、前記弁部材により前記弁孔を開閉動作することで、
   エアーを前記エアー導入ポート側から前記第１弁室およ
   び前記第２弁室を経て前記エアー送り出しポート側へ供
   給するようにしたエアーコントロールバルブにおいて、 前記感圧部に作用する前記外部圧力を受ける受圧部材を
   金属製ダイヤフラムで構成するとともに、 この金属製ダイヤフラムを、その背面に前記弁部材の端
   面が接するようにして前記弁筐体の内部に対し周囲を気
   密に固定して取り付けたことを特徴とするエアーコント
   ロールバルブ。