WO2005050075A1

WO2005050075A1 - 電磁弁

Info

Publication number: WO2005050075A1
Application number: PCT/JP2004/015431
Authority: WO
Inventors: Masaji Takahashi; Takayuki Ito
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2005-06-02
Also published as: JP2005155712A; DE112004000114T5; DE112004000114B4; US20060081801A1; US7290564B2

Abstract

　流路２３の途中を閉塞する隔壁２４に案内突部２５を形成するとともに、弁体１５を筒形に形成して、筒形弁体内面を案内突部２５に摺動自在に嵌合し、さらに案内突部２５周囲の隔壁２４部分に長孔からなる複数の弁口２８を形成したことにより、弁体の開口時、流体が応答よく弁口に流入可能であり、開弁時における流体の追従性が向上する。

Description

技術分野

[0001] この発明は、流体の流量制御に使用される電磁弁、特に、燃料タンクから蒸発するガスを吸着するキヤニスタをエンジンの吸気管に連結する配管に設置される電磁弁に関するものである。

背景技術

明

[0002] 燃料タンクから蒸発するガスをエンジンに供給する配管の途中には、蒸発ガスを吸田

着するキヤニスタと電磁弁とが設置されている。電磁弁の出力ポートはキヤ-スタ側の配管に、かつ入力ポートはエンジンに混合気を供給する吸気管に、それぞれ接続されている。電磁弁が開くと、吸気管に発生した負圧によりキヤニスタに吸着された蒸発ガスが吸引されてエンジンに供給される。

[0003] 電磁弁の開閉は電磁コイルへの通電ないし非通電によって行われる。電磁コイルへの通電により電磁力が発生し、電磁コイルとともに磁気回路を形成する固定鉄心に可動鉄心が引き寄せられることにより開弁する。一方、電磁弁のハウジングには出力ポートと入力ポートとが形成されていて、これら出力ポートと入力ポートとを接続する流路には開閉弁が設けられている。

[0004] 開閉弁は、流路を閉塞する隔壁に形成された弁口と、弁口を開閉可能な弁体とから形成されている。弁体は、弁体自体を可動鉄心で構成するなど可動鉄心によって駆動されるようになって、て、弁口の外周力起立する案内筒内面に摺動自在に嵌合されている。一方、弁体が接近離間自在な弁口は、通常、単一の円形孔から形成されている。

[0005] なお、関連技術を開示する特許文献 1には、弁開口を電磁石に対して同軸的な環状間隙として構成し、環状間隙をリング状のダブル弁座により内外側にぉヽて同軸的に取り囲み、弁部材を環状円板として構成することにより、必要な流過横断面を得ることが示されている。

[0006] また、特許文献 2には、遮断弁は第 1弁座と協働する第 1閉止体を有し、第 1弁座は通路を有する第 2閉止体に成形されており、第 2閉止体は第 2ばねの作用によってケ一シングに固着された第 2弁座に係合し、ばねのブレード力はブレード力とは逆向きに磁気可動子によって第 1閉止体に加えられ閉弁力よりも大であり、第 2閉止体と第 2 弁座とは遮断弁のケーシング内に配置された圧力制限弁を形成した切り換え弁が示されている。

[0007] さらに特許文献 3には、圧力が供給される入力ポートと、外部装置に接続される出力ポートと、コイルへの通電と非通電に応じて入力ポートと出力ポートとを連通する流路を開閉するプランジャとを有する電磁バルブにおいて、出力ポートからプランジャによる開閉部に至る流路にチャンバを設けた燃料蒸発ガス排出抑制装置が開示されている。

[0008] さらにまた特許文献 4には、通電することで電磁力が発生する電磁コイルと、電磁力を発生する電磁コイルとともに磁気回路を形成する固定鉄心、および可動子とを備え、可動子が弁座に当接離間することで閉弁、開弁する電磁弁であって、固定鉄心は電磁コイルの外周側に形成される外周側固定鉄心と、電磁コイルの内周側に形成され、可動子の軸方向に位置する内周側固定鉄心とを備えるとともに、電磁コイルは外周側固定鉄心および内周側固定鉄心の少なくとも一部に覆われた電磁弁が開示されている。

[0009] 特許文献 1 :特開平 2— 221669号公報

特許文献 2：特開平 4 307186号公報

特許文献 3 :特開 2000— 170948号公報

特許文献 4:特開 2003— 148646号公報

[0010] 従来の電磁弁は以上のように構成されて、るので、大流量を確保するためには、単一の円形孔で形成された弁口を開閉する弁体の開口面積を大にすればょ、。弁体の開口面積は、弁口の周の長さ X弁体のリフト量によってほぼ決定される。したがつて、開口面積を大にするためには、まず、弁体のリフト量を大にすることが考えられる力このことは弁体の寿命低下や作動音の上昇等を招く結果となる。

[0011] そこで、つぎには弁口の周の長さを大にすることが考えられる。し力し、弁口の周の長さを大にすると、閉弁時での負圧による受圧面積が増大するため、これに応じて開弁時における電磁吸引カを大にする必要がある力このことは弁体の寿命低下、作動音の上昇やハウジングの大型化を招くこととなる。

[0012] また、従来の電磁弁では、弁体が、弁口の外周から起立する案内筒内面に摺動自在に嵌合されているため軽量ィ匕を図ることが困難であった。

[0013] この発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、弁体のリフト量、電磁吸引カを大にすることなく大流量を確保できるとともに、弁体の軽量ィ匕が図れる電磁弁を提供することにある。

発明の開示

[0014] この発明に係る電磁弁は、弁口が流路の途中を閉塞する隔壁に環状に配列された複数の透孔から形成され、かつ入力ポートおよび出力ポートの一方または双方の軸線力弁体の弁軸と交差するように前記入力ポートおよび前記出力ポートの一方または双方を配置して、前記入力ポートおよび前記出力ポートの一方または双方を弁口側方に臨ませることにより流体圧が前記弁口の側方から作用可能に構成したものでめる。

[0015] このことによって、弁口は流路の途中を閉塞する隔壁に環状に配列されているため、弁体に作用する受圧力の低減が図れ、弁体の変位に要する電磁吸引力を増大させることなく電磁弁の大流量ィ匕を図ることができるとともに、入力ポートおよび出力ポートの一方または双方を弁口側方に臨ませることにより流体圧が弁口の側方力作用可能に構成したため、弁体の開口時、流体が応答よく弁口に流入可能であり、した力て開弁時における流体の追従性が向上する。

[0016] この発明に係る電磁弁は、流路の途中を閉塞する隔壁に案内突部を形成するとともに、弁体を筒形に形成して、筒形弁体内面を案内突部に摺動自在に嵌合し、さらに案内突部周囲の前記隔壁部分に前記弁口を形成したものである。

[0017] このことによって、弁体の軽量ィ匕が図れるとともに、弁体の外周において圧力差が生じても容易に傾くことがな、。

[0018] この発明に係る電磁弁は、電磁コイル、前記固定鉄心、前記弁口および前記弁体を収容する 2分割可能なハウジングを備えているとともに、前記弁口は前記流路の途中を閉塞する隔壁に環状に配列された複数の透孔から形成され、かつ一方のハウジング分割体に流路を形成して、前記流路に前記弁口を設けるとともに、他方のハウジング分割体に前記電磁コイル、前記固定鉄心および可動鉄心からなる前記弁体を設けたものである。

[0019] このことによって、流体が他方の分割体を流通することがなぐよってシール性の向上を図ることができる。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]この発明に係る電磁弁の実施の形態 1を示す断面図で、上半分は開弁状態を、下半分は閉弁状態を、それぞれ示す。

：図 2]この発明に係る電磁弁の弁口の形状を示す略示平面図である。

：図 3]この発明に係る電磁弁の弁口への流体の流入状態を示す略示断面図である。：図 4]この発明に係る電磁弁のリブを形成した弁口の略示平面図である。

：図 5]この発明に係る電磁弁の図 4のリブの変形例を示す略示平面図である。

：図 6]この発明に係る電磁弁の図 5の a— a線に沿う断面図である。

：図 7]この発明に係る電磁弁の弁体を案内突部に嵌合した状態を示す断面図である図 8]この発明に係る電磁弁の案内突部の断面図である。

図 9]この発明に係る電磁弁の変形例を示す図 1の相当図である。

図 10]この発明に係る電磁弁の他の変形例を示す図 1の相当図である。

図 11]この発明に係る電磁弁の他の変形例を示す平面図である。

図 12]図 11の側面図である。

図 13]この発明に係る電磁弁の他の変形例を示す図 1の相当図である。

図 14]この発明に係る電磁弁の作用説明図で、上半分は開弁状態を、下半分は閉弁状態を、それぞれ示す。

図 15]この発明に係る電磁弁の実施の形態 2を示す平面図である。

図 16]図 15の側面図である。

図 17]図 15の正面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。

実施の形態 1.

図 1はこの発明に係る電磁弁を示すもので、上半分は開弁状態を、下半分は閉弁状態を、それぞれ示す断面図、図 2は弁口の形状を示す略示平面図、図 3は弁口への流体の流入状態を示す略示断面図、図 4はリブを形成した弁口の略示平面図、図 5は図 4のリブの変形例を示す略示平面図、図 6は図 5の a— a線に沿う断面図、図 7は弁体を案内突部に嵌合した状態を示す断面図、図 8は案内突部の断面図、図 9は変形例を示す図 1相当図、図 10は他の変形例を示す図 1相当図、図 11は他の変形例を示す平面図、図 12は図 11の側面図、図 13は他の変形例を示す図 1相当図、図 1 4は作用説明図である。

[0022] 図 1に示すように、電磁弁のハウジング 1は 2つの分割体 1A、 IBから構成されて!、て、一方の分割体 1Aには、電磁コイル 2、固定鉄心 8および可動鉄心 9が収容されている。電磁コイル 2を保持するボビン 5の外側にはコ字状のヨーク 6が取り付けられており、ヨーク 6の先端部はボビン 5に保持された取付プレート 7に嵌合し取り付けられている。

[0023] ボビン 5の挿入孔に嵌合された固定鉄心 8と対向する位置には、後述する案内突部 25の外面に摺動自在に嵌合された可動鉄心 9が配置されている。可動鉄心 9は固定鉄心 8の軸線と共通の軸線を有する筒形状に形成されて、て、一端面を形成する頂壁の中央部には通気孔 10が形成されているとともに、他端面は開口され、この開口縁にはフランジ 11が形成されて!、る。

[0024] フランジ 11にはゴム等力もなる弾性弁部 12が配設され、この弾性弁部 12には複数の半球形状のストツバ用突起 13が形成されて!、る。突起 13はフランジ 11に抜出し不能にゴム成形されてボビン 5と当接可能になっている。そして、これら可動鉄心 9と弹性弁部 12とは弁体 15を構成する。

[0025] なお、固定鉄心 8と可動鉄心 9との間には、可動鉄心 9を固定鉄心 8から離間する方向に付勢するコイルパネ 16が配設されている。また、固定鉄心 8とボビン 5との間は第 1シール (Oリング） 17a、固定鉄心 8とハウジング分割体 1Aとの間は第 2シール（シール剤） 17b、ボビン 5と分割体 1Aとは第 3シール（シール剤） 17cによって、それぞれシールされている。 19は分割体 1Aに設けられたコネクタ穴で、コネクタ穴 19には電磁コイル 2に電圧を供給するためのターミナル 20が突出している。

[0026] ノ、ウジング 1の他方の分割体 1Bには、図示しない燃料タンクからの蒸発ガスを吸着するキヤニスタに接続される入力ポート 21と、図示しないエンジンに混合気を供給する吸気管に接続される出力ポート 22とが形成されている。これら入力ポート 21と出力ポート 22との内、弁口側方に臨むポートの軸線は弁体 15を構成する可動鉄心 9の軸線に対して直交するのが好ま、。

[0027] 入力ポート 21と出力ポート 22とを結ぶ流路 23は隔壁 24によって閉塞されていて、隔壁 24の中央部には円柱状の案内突部 25が形成されている。この案内突部 25の外面には弁体 15の内面が摺動自在に嵌合されている。案内突部 25の周囲の隔壁 2 4部分には図 2ないし図 6に示すように複数の、図示例では 3つの透孔 26が形成されている。

[0028] 透孔 26は、案内突部 25の外周面を描く円形の輪郭線と同心状の円弧 27の周方向に延びる長孔カも形成されている。そして、これら透孔 26は弁体 15が接近離間自在な弁口 28を構成する。各透孔 26の周縁には図 4に明示するように弁座を構成するリブ 29を形成する。

[0029] リブは、図 5および図 6に示すように円弧 27と同心状の内外 2重の環状リブ 30によつて構成し、内外環状リブ 30間に透孔 26を形成することも可能である。その際、透孔 26の内外周縁上に環状リブ 30が位置するように形成する。

[0030] 弁体 15は案内突部 25に対して回転自在であるから、開閉弁時において弁体 15は回転しながらリブ 29、 30に摺接することもある。このため図 4に示すように、リブ 29が周方向に連続して、な、場合には弁体 15が偏磨耗するおそれがある。したがって偏磨耗抑制という観点からは図 5に示すように、リブは内外の環状リブ 30によって構成するのが好ましい。

[0031] 案内突部 25の外周面には、図 7および図 8に示すように、軸方向の縦溝 31が複数縦設されている。縦溝 31は後述するように、開弁時、通気孔 10から弁体 15内に流入する蒸発ガスを弁口 28方向に導くための流路 32を形成するものである。なお、弁体 15の摺動性向上 (異物によるステック防止）の効果もある。したがって流路 32は案内突部 25ではなぐ弁体 15に設けることも可能である。

[0032] 図 1に示すように入力ポート 21のハウジング分割体 1Bへの開口部にはチャンバ 33 が形成されている。チャンバ 33は弁体 15の開閉時における作動音および気流音を減衰させて図示しな！、キヤニスタに伝わらな！/、ようにするとともに、キヤニスタと電磁弁とを接続する配管内を流れる流体の脈動を減衰させることにより配管およびキヤニスタの振動及び共鳴音を低減するためのものである。

[0033] 上記のごとく構成されたノヽウジング分割体 1A、 IBは、ボビン 5に延設した嵌合筒 3 5を分割体 1Bの開口部に突設された嵌合筒 35の内面に嵌合させた後、この嵌合部を超音波溶接することによって結合する。その際、分割体 1Bとボビン 5とは溶着が可能なようにナイロン等による同一材質とする。分割体 1A、 IBを結合するには、上記のようにボビン 5を介することなぐ両分割体を直接に溶着することも考えられる。

[0034] ところが、分割体 1Aの材質としては電磁コイルの発熱による膨張および収縮を考慮して電磁コイルとの線膨張係数が近い PPS等の樹脂が用いられており、他方、分割体 1Bは入出力ポートの折損防止のため靱性が低い PPS等の榭脂は不向きでありナイロン等の靱性の高い榭脂材料が用いられる。このように分割体 1A、 IBは材質が異なるため溶着が困難である。このためボビン 5を分割体 1Bと同一材質として溶着が可能とされている。

[0035] 図 9は変形例を示すもので、出力ポート 22を入力ポート 21に隣接させて互いに平行に配列するとともに、入力ポート 21にフィルタ 34を設けてハウジング 1内への異物の侵入を防止している。

[0036] 図 10は他の変形例を示すもので、入出力ポート 22、 21の位置をノヽウジングの軸線方向において変更し、かっこれに応じてチャンバ 33の位置も変更するとともに、フィルタ 34をチャンバ 33内もしくは入力ポート 21のいずれかに設置可能としたものである。

[0037] 図 11および図 12は他の変形例を示すもので、ハウジング分割体 1Bに気流音低減のための第 3のレゾネータポート 36を設けた点において異なる。

[0038] 図 13は他の変形例を示すもので、出力ポート 22の軸線を入力ポート 21の軸線と直交させるとともに、出力ポート 22に、図示しない吸気管内の負圧変動に伴う流量変動を低減するためのソニックノズル 37を設けて、る。

[0039] 次に動作について説明する。

電磁コイル 2が通電されると電磁力が発生して、可動鉄心から構成される弁体 15がコイルパネ 16の付勢力に抗して固定鉄心 8に吸引される。すると弁部 12が弁口 28のリブ 29、 30から離間するとともに、ストッパ用突起 13がボビン 5に当接する。突起 13 は弾性体カゝら形成されているためボビン 5への衝突音が低減される。また、突起 13がボビン 5に当接することにより弁体 15の頂壁が固定鉄心 8に当接することが防止されるとともに、弁体 15のフランジ 11とボビン 5との間に間隙が形成される。

[0040] 弁体 15が開口すると、図 1、図 14に示すように、入力ポート 21からの一部の流体 A は負圧による吸引力によりチャンバ 33を通って弁口 28に流入する。他方、残部の流体 Bは弁体 15のフランジ 11とボビン 5との間の間隙を通り、弁体 15の通気孔 10から案内突部 25の溝 31を通って弁口 28に流入する。弁口 28に流入した流体は出力ポート 22から図示しない吸気管に吸引される。

[0041] 以上説明したように、この発明の実施の形態 1によれば、弁口は流路の途中を閉塞する隔壁に環状に配列されているため、弁体に作用する受圧力の低減が図れ、弁体の変位に要する電磁吸引力を増大させることなく電磁弁の大流量ィ匕を図ることができるとともに、入力ポートおよび出力ポートの一方または双方を弁口側方に臨ませることにより流体圧が弁口の側方力作用可能に構成したため、弁体の開口時、流体が応答よく弁口に流入可能であり、したがって開弁時における流体の追従性が向上する。

[0042] また、弁体を筒形にして案内突部に摺動自在に嵌合したため、弁体の軽量化が図れるとともに、弁体の外周にお、て圧力差が生じても容易に傾くことがな、。

[0043] また、弁口が設けられた一方のハウジング分割体に流路を形成したため、流体が他方の分割体を流通することがなぐよってシール性の向上を図ることができる。また、コイル部への蒸散ガスの透過防止も図れる。

[0044] また、弁口の口縁に弁座としてのリブを形成し、さらにはリブを内外 2重の環状リブに形成することも可能であり、これによつて弁体のシール性の向上が図れるとともに、リブを環状にすることにより弁口に回転しつつ摺接する弁体の偏磨耗を防止することができる。また、筒形弁体の内周面と案内突部の外周面との間に補助流路を形成するため、流体の弁口への流入量が増大し電磁弁の大流量化が図れる。

[0045] また、弾性ストツバを弁体の着座部に設けたので、弁体の固定鉄心への当接が防止可能に、さらには弾性ストツバを半球形状に形成することにより、弁体のボビン部材に対する衝突音の低減を図ることができる。

また、一方のハウジング分割体を電磁コイル保持用のボビン部材に溶着するため、溶着に際してこれらを同一材質にすることができるため溶着が容易に行える。

[0046] また、出力ポートは燃料タンク力蒸発するガスを吸着するキヤニスタに、かつ入力ポートはエンジンに混合気を送る吸気管に、それぞれ接続するため、燃料タンクからの蒸発ガスを良好に吸気管に供給することができる。

[0047] なお、弁体 15には通気孔 10が形成されているため、開弁時にこの通気孔 10から弁体 15内に流体が流入可能であり、弁体 15内が負圧になることが防止される。このため、弁体 15を吸引するための電磁吸引力の低減ィ匕が可能になる。このことは閉弁時についてもいえることで、弁体 15内は負圧になっていないため、弁体 15を開弁させるための電磁吸引力の低減ィ匕が図れる。

[0048] 実施の形態 2.

図 15はこの発明に係る電磁弁の実施の形態 2を示す平面図、図 16は図 15の側面図、図 17は図 15の正面図であり、実施の形態 1と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

この実施の形態 2は図 17に示すように、入力ポート 21と出力ポート 22を一直線上に配置構成したもので、コンパクトィ匕が可能であり、車両レイアウトが有利となる。産業上の利用可能性

[0049] 以上のように、この発明に係る電磁弁は、出力ポートはキヤニスタ側の配管に、入力ポートは吸気管にそれぞれ接続され、電磁弁を開くことにより、吸気管に発生した負圧でキヤ-スタに吸着された蒸発ガスをエンジンに供給するものに適している。

Claims

請求の範囲

[1] 電磁コイルおよび固定鉄心を有するとともに、入力ポートおよび出力ポート間の流路に設けた弁口に接近離間自在な可動鉄心からなる弁体を備えた電磁弁において前記弁口は前記流路の途中を閉塞する隔壁に環状に配列された複数の透孔から形成され、かつ前記入力ポートおよび前記出力ポートの一方または双方の軸線が、前記弁体の弁軸と交差するように前記入力ポートおよび前記出力ポートの一方または双方を配置して、前記入力ポートおよび前記出力ポートの一方または双方を弁口側方に臨ませたことを特徴とする電磁弁。

[2] 電磁コイルおよび固定鉄心を有するとともに、入力ポートおよび出力ポート間の流路に設けた弁口に接近離間自在な可動鉄心からなる弁体を備えた電磁弁において前記流路の途中を閉塞する隔壁に案内突部を形成するとともに、前記弁体を筒形に形成して、前記筒形弁体内面を前記案内突部に摺動自在に嵌合し、前記案内突部周囲の前記隔壁部分に前記弁口を形成したことを特徴とする電磁弁。

[3] 電磁コイルおよび固定鉄心を有するとともに、入力ポートおよび出力ポート間の流路に設けた弁口に接近離間自在な可動鉄心からなる弁体を備えた電磁弁において前記弁口は前記流路の途中を閉塞する隔壁に環状に配列された複数の透孔から形成し、 2分割可能な一方のハウジング分割体に流路を形成して、前記流路に前記弁口を設けるとともに、他方のハウジング分割体に前記電磁コイル、前記固定鉄心および可動鉄心からなる前記弁体を設けたことを特徴とする電磁弁。

[4] 弁口の口縁に弁座としてのリブを形成したことを特徴とする請求項 1記載の電磁弁

[5] 隔壁に弁座としての内外 2重の環状リブを形成して、前記内外 2重の環状リブ間に前記弁口を設けたことを特徴とする請求項 1記載の電磁弁。

[6] 筒形弁体の頂壁を開口して通気孔を形成し、前記筒形弁体の内周面と案内突部の外周面との間に補助流路を形成し、開弁時に、出力ポートからの流体の一部が弁口に流入することなぐ前記筒形弁体外周沿いに流下して前記通気孔から補助流路を流通した後、前記弁口に流入可能に構成したことを特徴とする請求項 2記載の電磁弁。

[7] 電磁コイル保持用のボビン部材に当接可能な弾性ストツバを弁体の着座部に設け、前記弁体の着座部と前記ボビン部材との間に出力ポートから前記弁体外周への流体流通間隙を形成したことを特徴とする請求項 6記載の電磁弁。

[8] 弾性ストツバを半球形状に形成したことを特徴とする請求項 7記載の電磁弁。

[9] 流路が形成された一方のハウジング分割体の材質と、他方のハウジング分割体に固着された電磁コイル保持用のボビン部材の材質とを同材質にして、前記一方のハウジング分割体と前記電磁コイル保持用のボビン部材とを溶着することによって、前記一方のハウジング分割体と前記他方のハウジング分割体とを結合したことを特徴とする請求項 3記載の電磁弁。

[10] 出力ポートは燃料タンク力も蒸発するガスを吸着するキヤ-スタに、入力ポートはェンジンに混合気を送る吸気管に、それぞれ接続されていることを特徴とする請求項 1 記載の電磁弁。