JPH04331882A - 流体制御用電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、流体制御用電磁弁に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの吸入空気量を制御する流体制
御用電磁弁が、特開昭６４−１９９０７６号公報に開示
されている。この電磁弁は、図７に示すように、流入口
７０から流出口７１へ流れる流体の流量を、弁体７２と
弁座７３との開口面積をコイル７４への電流値に応じて
増減させて連続的に制御するものであり、その電流値Ｉ
と流量Ｑの関係は、図８に示すようになっている。この
ような流体制御用電磁弁においては、弁体７２が弁座７
３に着座した時の流体シール性を確保するため、弁体７
２あるいは弁座７３にゴムシート材７５を装着している
。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、例えば、ガ
ソリン蒸気等が流入した場合、ゴムシート材７５が膨潤
により寸法変化し弁体７２に付勢するスプリング７６，
７７、板ばね７８，７９、及びベローズ８０の合成力が
変化してしまいＩ−Ｑ特性が図９のようにずれ、電流値
に応じた流量の制御が正確にできなくなるという問題が
ある。

【０００４】この発明の目的は、膨潤性を有するシート
部材が膨潤しても電流値に応じた流量を正確に確保でき
る流体制御用電磁弁を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、流体通路と
この流体通路途中に形成された弁座部とを有するハウジ
ングと、前記ハウジング内に配設され、前記弁座部に対
し着座及び離座方向に移動可能に支持された弁体と、前
記弁体を着座方向に付勢する第１の付勢部材と、前記弁
体を離座方向に付勢する第２の付勢部材と、前記第１と
第２の付勢部材の付勢力の差による弁体の着座方向の付
勢力に抗して弁体を弁座部から離座させる電磁ソレノイ
ドと、前記弁体又は弁座部における弁座部又は弁体の当
接部分に配置された環状の膨潤性を有するシール部材と
、前記第２の付勢部材に配置され、前記シール部材の膨
潤に伴う開弁特性を補正するための膨潤性を有する特性
補正部材とを備えた流体制御用電磁弁をその要旨とする
。

【０００６】

【作用】弁体は第１と第２の付勢部材の付勢力の差によ
る着座方向の付勢力にて着座しており、この弁体の弁座
部に当接する部分はシール部材にてシールされている。 そして、電磁ソレノイドにより第１と第２の付勢部材の
付勢力の差による弁体の着座方向の付勢力に抗して弁体
が弁座部から離座される。このとき、シール部材が膨潤
すると特性補正部材も膨潤してシール部材の膨潤に伴う
開弁特性を補正する。

【０００７】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図２には車両の燃料蒸発ガス拡散防
止装置の全体構成を示す。本車両にはガソリンエンジン
が搭載され、エンジンの吸気管１にはスロットルバルブ
２が設けられるとともにスロットルバルブ２の下流側に
はサージタンク３が設けられている。又、燃料タンク４
には連通管５を介してキャニスタ６が接続され、同キャ
ニスタ６には燃料タンク４の燃料蒸発ガスを吸着する活
性炭７が収納されている。又、キャニスタ６には新気を
導入するための大気開放孔８が設けられている。キャニ
スタ６とサージタンク３とはパージ管９を介して連通し
ている。このパージ管９の途中には流体制御用電磁弁１
０が設けられ、同弁１０が開くことによりサージタンク
３内の負圧にてキャニスタ６の活性炭７に吸着した燃料
蒸発ガスがエンジンの吸気系に供給される。

【０００８】図１には流体制御用電磁弁１０の断面を示
す。アルミ製のハウジング１１には、流入口１２と流出
口１３とを有し、さらにこれら流入口１２と流出口１３
とを連通する連通口１４を有している。連通口１４の下
部には段部が形成され、後述する弁体１７が着座及び離
座する弁座部１５を構成している。さらに、ハウジング
１１は流出口１３の下方にソレノイド室１６を有してい
る。

【０００９】弁体１７はハウジング１１に形成された弁
座部１５に着座及び離脱して連通口１４を遮断及び導通
させる。弁体１７の上端面には環状溝１８が形成され、
同溝１８の断面はほぼ三角形状に形成されている。この
環状溝１８内にはシール部材としてのゴムパッキン１９
が嵌挿固定され、ゴムパッキン１９はフッ素ゴム（商品
名バイトン）が使用されている。このゴムパッキン１９
は弁体１７が連通口１４を遮断する時、弁座部１５に直
接押圧され流体をシールするためのものである。

【００１０】弁体１７はその下部にベローズ２０が一体
形成され、ベローズ２０の下端フランジ部２１が、ハウ
ジング１１のソレノイド室１６の上部に形成された段部
２２と、その下方に配設された第１サイドプレート２３
とにより、気密的に挾持されている。ベローズ２０の中
央部、ソレノイド室１６、流出口１３及び連通口１４に
は、シャフト２４が軸方向に貫通している。シャフト２
４の頂端部は弁体１７の中央孔２５に嵌挿され、頂端部
近傍に形成された座部２６が中央孔２５の下端面に当接
され弁体１７を支持している。弁体１７の上面に突出し
たシャフト２４の頂端部には、弁体１７を離座方向に付
勢する第２の付勢部材としてのスプリング２７が装着さ
れている。このスプリング２７の上端部は座金２８を介
して特性補正部材としてのゴムプレート２９が配置され
ている。

【００１１】この座金２８及びゴムプレート２９の拡大
図を図３に示す。アルミよりなる座金２８の上面には環
状のゴムプレート２９が焼き付けにて固定されている。 このゴムプレート２９は前記ゴムパッキン１９と同じ材
料のフッ素ゴム（商品名バイトン）が使用されている。 そして、ハウジング１１の突起３０に座金２８の貫通孔
３１が嵌入され、ゴムプレート２９がハウジング１１に
当接している。そして、図１において、弁体１７がスプ
リング２７によりシャフト２４の座部２６側に付勢され
てシャフト２４に係止された状態でベローズ２０の蛇腹
部３２が軸方向に縮小されるように取付けられている。

【００１２】シャフト２４はその中央部と下端部が、ソ
レノイド室１６の上下においてそれぞれ弾性を有する板
ばね３３及び３４の中央部において保持され、軸方向に
他の部分とは摺動することなく往復動可能に配設されて
いる。ベローズ２０の内部は弁体１７に形成された導通
孔３５により連通口１４と連通している。ソレノイド室
１６内には電磁ソレノイド３６が配置されている。この
電磁ソレノイド３６は、ソレノイドコイル３７（以下、
単にコイルと呼ぶ）と、コイル３７の固定磁路を構成す
るためのヨーク３８と、固定コア３９と、第１サイドプ
レート２３と、第２サイドプレート４０と、軸方向に往
復移動可能な可動プランジャ４１とから構成されている
。ヨーク３８はその外周面がソレノイド室１６の内周面
に当接するようにソレノイド室１６に嵌挿された円筒形
状の磁性部材である。又、コイル３７の内周面を被覆し
ている固定コア３９は、ボビン４２の中心孔に嵌挿され
た、上端面にテーパ部４３を有する略円筒形状の磁性部
材であり、その中央をシャフト２４が移動自在に貫通し
ている。第１サイドプレート２３は、外周面をソレノイ
ド室１６の内周面に当接させてコイル３７の上端面を被
覆する輪状の磁性部材であり、前記段部２２との間にベ
ローズ２０のフランジ部２１と板ばね３３の外周縁とを
気密的に挾持して固定するとともに、その中央開口部内
を可動プランジャ４１が往復移動する。第２サイドプレ
ート４０は、外周面をソレノイド室１６の内周面に当接
させてコイル３７の下端面を被覆する輪状の磁性部材で
あり、その中央開口部に固定コア３９の下端部が嵌挿さ
れて、固定コア３９を保持している。可動プランジャ４
１は、下端に固定コア３９のテーパ部４３と嵌合する形
状の凹部４４を有する略円筒形状の磁性部材であり、そ
の中央にシャフト２４が固着されている。

【００１３】ハウジング１１の下端部に嵌合固定される
副ハウジング４５は、電磁ソレノイド３６、第２サイド
プレート４０及び板ばね３４を下方より支持するととも
に、板ばね３４の周縁部を第２サイドプレート４０と副
ハウジング４５との間で把持固定する。副ハウジング４
５とシャフト２４の末端との間にスプリング４６が配設
されており、シャフト２４はこのスプリング４６の弾力
により前記スプリング２７の弾力に抗する方向（上方）
に付勢されている。

【００１４】図２において、電子制御ユニット（以下、
ＥＣＵという）４７は流体制御用電磁弁１０と接続され
ている。又、ＥＣＵ４７はエンジン回転数センサとエン
ジン水温センサと吸気温センサとＯ２　センサからの各
信号を入力する。本実施例では、流入口１２と流出口１
３と連通口１４とから流体通路が構成され、スプリング
４６と板ばね３３，３４とベローズ２０とから、弁体１
７を着座方向に付勢する第１の付勢部材が構成されてい
る。

【００１５】次に、このように構成した燃料蒸発ガス防
止装置の作用を説明する。ＥＣＵ４７はエンジン回転数
とエンジン水温と吸気温度とＯ２　センサからの信号に
基づいて、流体制御用電磁弁１０を制御する。つまり、
コイル３７に電流が供給されていない時には、上下のス
プリング２７，４６及び板ばね３３，３４の弾力の合成
力はシャフト２４を図１の上方に押し上げ、シャフト２
４の先端に係止された弁体１７を上方に押し上げ弁体１
７の環状溝１８内に挿嵌されたゴムパッキン１９を弁座
部１５に押し付ける。このため、連通口１４が閉塞され
て流入口１２と流出口１３とが遮断される。図１はこの
状態を示している。

【００１６】そして、コイル３７に電流が供給されると
、固定コア３９から第２サイドプレート４０、ヨーク３
８、第１サイドプレート２３及び可動プランジャ４１を
通って固定コア３９へ戻るループを形成する磁界が発生
し、固定コア３９と可動プランジャ４１との間に吸引力
が生じる。この吸引力により、スプリング２７，４６及
び板ばね３３，３４の弾力と釣り合う位置まで、シャフ
ト２４及び弁体１７が可動プランジャ４１とともに引き
下げられ、弁座部１５とゴムパッキン１９との間に間隙
が生じ、流入口１２から流出口１３へ流体（空気）が流
れる。さらに大きな電流をコイル３７に供給すると、そ
れに伴って弁体１７がさらに引き下げられ、弁座部１５
とゴムパッキン１９との間隙が増大して流出口１３への
流量が増す。

【００１７】ここで、図１の状態では流入口１２側の圧
力は導通孔３５を介してベローズ２０内部に導かれてベ
ローズ２０と一体の弁体１７を図の上方へ押し上げる方
向に作用し、又、流入口１２側の圧力がベローズ２０の
外部にも作用してこれと一体の弁体１７を図の下方に押
し下げる方向に作用する。この流入口１２側の圧力のベ
ローズ２０の内部及び外部に作用する力は互いに方向が
逆になる。そして、弁体１７を図の下方に押し下げる力
は、ゴムパッキン１９の有効内径に比例し、弁体１７を
図の上方に押し上げる力はベローズ２０の蛇腹部３２の
有効内径に比例する。又、流出口１３側の圧力は、外部
より弁体１７に対し、図の上方に押し上げる方向に作用
する力と、ベローズ２０の蛇腹部３２に作用し弁体１７
を図の下方に押し下げる方向に作用する力とになり、こ
れらの力は、それぞれゴムパッキン１９の有効内径とベ
ローズ２０の蛇腹部３２の有効内径に比例する。従って
、流入口１２側の圧力と流出口１３側の圧力により、弁
体１７を図の下方に押し下げる合成力と図の上方に押し
上げる合成力とが対抗する。そこでこの対抗する力が一
致するようにベローズ２０の蛇腹部３２の有効内径とゴ
ムパッキン１９の有効内径の寸法を設定することにより
、流入口１２側の圧力と流出口１３側の圧力との差圧が
連通口１４を開閉する弁体１７に作用する力を、キャン
セルすることができる。従って、弁体１７を作動させる
際に流入口１２側の圧力と流出口１３側の圧力との差圧
の影響を全く受けることがなく、弁体１７は、電磁ソレ
ノイド３６のコイル３７への通電量に対応して流体の流
量を正確に制御することができる。

【００１８】そして、燃料蒸発ガス（ガソリン蒸気）が
流入すると、弁体１７のゴムパッキン１９が膨潤する。 すると、ゴムパッキン１９の体積が増加し環状溝１８か
らはみ出し、弁体１７、シャフト２４が押し下げられる
。その結果、弁体１７にコイル３７の磁力と反対方向に
付勢力を付与する板ばね３３，３４、スプリング４６、
ベローズ２０の撓みが大きくなり、それらの合成力が増
加する。一方、燃料蒸発ガス（ガソリン蒸気）が流入す
ると、ゴムプレート２９も膨潤して体積が増加し、スプ
リング２７の撓みが大きくなる。その結果、弁体１７に
コイル３７の磁力と同方向への付勢力が増加し、弁体１
７に付与されるコイル３７の磁力と反対方向の合成力の
増加分がキャンセルされ、所定の電流値で弁体１７を正
確に変位させることが可能となり、流体の流量を的確に
制御できる。

【００１９】これを、図４の弁体１７への作用力をモデ
ル化した図を用いて説明すると、次のようになる。同図
において、一点鎖線で示すゴムパッキン１９及びゴムプ
レート２９の膨潤前の状態から実線で示す膨潤後におい
ては弁体１７が所定量ΔＬ１、ゴムプレート２９がΔＬ
２変位するものとする。このとき、弁体１７を着座する
方向には、ゴムパッキン１９の膨潤前には付勢部材Ａ１
による付勢力Ｆ１（＝Ｃ１×Ｌ；ただし、Ｃはばね定数
、Ｌは長さ）が加わり、膨潤後には付勢力Ｆ１’｛＝Ｃ
１×（Ｌ＋ΔＬ１）｝が加わり、その付勢力の差ΔＦ１
はＣ１×ΔＬ１となる。一方、弁体１７を離座する方向
には、ゴムプレート２９の膨潤前には付勢部材Ａ２によ
る付勢力Ｆ２（＝Ｃ２×Ｌ）が加わり、膨潤後には付勢
力Ｆ２’｛＝Ｃ２×（Ｌ−ΔＬ１＋ΔＬ２）｝が加わり
、その付勢力の差ΔＦ２はＣ２×（−ΔＬ１＋ΔＬ２）
となる。そして、ΔＦ１＝ΔＦ２となるように、つまり
、Ｃ１×ΔＬ１＝Ｃ２×（−ΔＬ１＋ΔＬ２）を満足す
るように設定すればよい。

【００２０】このように本実施例の流体制御用電磁弁１
０では、流体通路（流入口１２、流出口１３、連通口１
４）とこの流体通路途中に形成された弁座部１５とを有
するハウジング１１と、ハウジング１１内に配設され、
弁座部１５に対し着座及び離座方向に移動可能に支持さ
れた弁体１７と、弁体１７を着座方向に付勢する第１の
付勢部材（スプリング４６，板ばね３３，３４、ベロー
ズ２０）と、弁体１７を離座方向に付勢する第２の付勢
部材（スプリング２７）と、第１と第２の付勢部材の付
勢力の差による弁体１７の着座方向の付勢力に抗して弁
体１７を弁座部１５から離座させる電磁ソレノイド３６
と、弁体１７における弁座部１５との当接部分に配置さ
れた環状の膨潤性を有するゴムパッキン１９（シール部
材）と、第２の付勢部材に配置され、ゴムパッキン１９
の膨潤に伴う開弁特性を補正するための膨潤性を有する
ゴムプレート２９（特性補正部材）とを設けた。その結
果、弁体１７は第１と第２の付勢部材の付勢力の差によ
る着座方向の付勢力にて着座しており、この弁体１７の
弁座部１５に当接する部分はゴムパッキン１９にてシー
ルされている。そして、電磁ソレノイド３６により第１
と第２の付勢部材の付勢力の差による弁体１７の着座方
向の付勢力に抗して弁体１７が弁座部１５から離座され
る。このとき、ゴムパッキン１９が膨潤するとゴムプレ
ート２９も膨潤してゴムパッキン１９の膨潤に伴う開弁
特性が補正される。よって、膨潤性を有するゴムパッキ
ン１９が膨潤しても電流値に応じた流量を正確に確保で
きることとなる。

【００２１】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、シール部材としてのゴムパッキン
１９は前記実施例では弁体１７に設けたが、弁座部１５
に設けてもよい。又、特性補正部材としてのゴムプレー
ト２９を、図１でのスプリング２７の下端側（スプリン
グ２７の下端と弁体１７との間）に配置してもよい。

【００２２】さらに、図５に示す流体制御用電磁弁に具
体化したり、図６に示すようにベローズのない流体制御
用電磁弁に具体化してもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
膨潤性を有するシート部材が膨潤しても電流値に応じた
流量を正確に確保できる優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の流体制御用電磁弁の断面図である。

【図２】燃料蒸発ガス拡散防止装置の全体構成を示す図
である。

【図３】実施例の流体制御用電磁弁の一部拡大図である
。

【図４】弁体への作用力をモデル化した図である。

【図５】別例の流体制御用電磁弁の断面図である。

【図６】他の別例の流体制御用電磁弁の断面図である。

【図７】従来技術を説明するための流体制御用電磁弁の
断面図である。

【図８】電流値と流量との関係を示す図である。

【図９】電流値と流量との関係を示す図である。

【符号の説明】

１０　　流体制御用電磁弁 １１　　ハウジング １２　　流体通路を構成する流入口 １３　　流体通路を構成する流出口 １４　　流体通路を構成する連通口 １５　　弁座部 １７　　弁体 １９　　シール部材としてのゴムパッキン２０　　第１
の付勢部材を構成するベローズ２７　　第２の付勢部材
としてのスプリング２９　　特性補正部材としてのゴム
プレート３３　　第１の付勢部材を構成する板ばね３４
　　第１の付勢部材を構成する板ばね３６　　電磁ソレ
ノイド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　流体通路とこの流体通路途中に形成さ
   れた弁座部とを有するハウジングと、前記ハウジング内
   に配設され、前記弁座部に対し着座及び離座方向に移動
   可能に支持された弁体と、前記弁体を着座方向に付勢す
   る第１の付勢部材と、前記弁体を離座方向に付勢する第
   ２の付勢部材と、前記第１と第２の付勢部材の付勢力の
   差による弁体の着座方向の付勢力に抗して弁体を弁座部
   から離座させる電磁ソレノイドと、前記弁体又は弁座部
   における弁座部又は弁体の当接部分に配置された環状の
   膨潤性を有するシール部材と、前記第２の付勢部材に配
   置され、前記シール部材の膨潤に伴う開弁特性を補正す
   るための膨潤性を有する特性補正部材とを備えたことを
   特徴とする流体制御用電磁弁。