JPH0726697B2 - 電磁式流体切替弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、電磁式切替弁に関するもので、より詳しくは
入力電流信号に応答して、流体通路を開閉制御する電磁
式流体切替弁に関するものである。特に、自動車エンジ
ンの排気ガス浄化装置に於ける負圧回路の切替等に利用
される。

（従来の技術） 従来、この種の電磁式流体切替弁の一例として、実開昭
50−100132号公報に開示されるものが、すでに知られて
いる。

この電磁式流体切替弁では、入力電流信号によりソレノ
イドコイルに電流が供給されると、該コイルの励磁作用
によりインナコア及び磁性体外周ヨーク間に磁気回路が
形成され、該磁気回路中に位置するプランジヤがインナ
コアに吸引される。それによりプランジヤに固定される
弁体がプランジヤと一体に移動し、バルブシート面から
弁体が離れ両ポート間が連通する。

ソレノイドコイルへの電流が遮断されると、弁体をイン
ナコアへの吸引に抗する向きに付勢するリターンスプリ
ングにより、弁体はプランジヤと一体にバルブシート面
に当接するまで移動するので、両ポート間の連通が遮断
される。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来の電磁式流体切替弁に於いて、例えば流量
の大きな負圧回路の切替に利用する場合、流体通路面積
を大きくする必要があり弁体のシール面積が必然的に大
きくなる。従つて弁体の前後の圧力差による吸引力（シ
ール面積と負圧の大きさの積に比例）が大きくなること
が避けきれず、この吸引力に打ち勝つて弁体を開閉制御
するためには、大きな電磁力を発する電磁機構が必要と
なり、そのためにソレノイドコイルの巻数の増加を伴い
電磁式流体切替弁のサイズが大きくなるという問題点が
あつた。

そこで本発明は、大きな電磁力を発する電磁機構を必要
とせずに、流量の大きな負圧回路の切替に利用できるよ
うにすることを、その技術的課題とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記従来技術の問題点を解決するために講じた技術的手
段は、入口ポートと出口ポートを備えるボデイと、ボデ
イ内に形成され両ポート間を連通する流体通路と、ボデ
イの一端側に固定される磁性体から成る外周ヨークと、
外周ヨークの軸上に配設されるインナコアと、インナコ
アの外周に挿入固定される非磁性体から成るボビンと、
ボビン上に巻設され外周ヨーク及びインナコアと共に磁
気回路を形成するソレノイドコイルと、インナコアの一
端面との間で出力ポートと連通可能な作用室を形成する
第１弁座と、一端が第１弁座に着脱可能に且つ他端がイ
ンナコアの一端面との間で磁気ギャップを形成するよう
作用室内に配設され、ソレノイドコイルの励磁時に第１
弁座から離脱して作用室と出力ポートとを連通せしめる
と共に非励磁時に第１弁座に着座して作用室と出力ポー
トとの連通を遮断せしめる第１弁体と、流体通路に臨む
ようボデイに形成された第２弁座と、第２弁座に着脱可
能に第１弁体と一体的に結合されると共に第１弁体のシ
ール径と同一のシール径をもち、ソレノイドコイルの励
磁時に第２弁座から離脱して流体通路を開放せしめると
共に非励磁時に第２弁座に着座して流体通路を閉塞せし
める第２弁体と、第１弁体を第１弁座にに着座させる方
向に付勢するリターンスプリングと、入口ポートと作用
室とを常時連通させるよう第1,第２弁体に形成された圧
力伝達孔とから構成したことである。

（作用） 以下、上記技術的手段による作用について説明する。

ソレノイドコイルの非励磁時には、第１弁体が第１弁座
に着座していると共に第２弁体が第２弁座に着座してい
るため、作用室は出口ポートと遮断されていると共に両
ポートを連通する流体通路も閉塞している。このため、
入口ポートから流入した流体は流体通路を介して出口ポ
ートまで供給されない。

このとき、第２弁体には入口ポートから流入した流体圧
が作用するが、そのときの受圧面積は第２弁体のシール
面積となることから、流体圧により第２弁体に作用する
力は（流体圧）×（第２弁体のシール面積）となる。
尚、この力の向きは、流体圧が正圧ならば第２弁体を第
２弁座から離脱させる方向となり、負圧ならば第２弁体
を第２弁座に着座させる方向となる。次いで、圧力伝達
孔を介して作用室にも流体圧が作用するが、このとき、
第１弁体のインナコア側端面には、（流体圧）×（第１
弁体のインナコア側端面の受圧面積）で表される力が第
２弁体に作用する力と逆方向へ作用し、第１弁体の作用
室に露呈する第１弁座側端面には、（流体圧）×（第１
弁体の作用室に露呈する第１弁座側端面の受圧面積）で
表される力が第２弁体に作用する力と同方向へ作用す
る。つまり、第１弁体には、（流体圧）×〔（第１弁体
のインナコア側端面の受圧面積）−（第１弁体の作用室
に露呈する第１弁座側端面の受圧面積）〕＝（流体圧）
×（第１弁体のシール面積）で表される力が第２弁体に
作用する力と逆方向へ作用する。

ここで、第１弁体のシール径は第２弁体のシール径と同
一であるので、第１弁体のシール面積が第２弁体のシー
ル面積と等しくなり、その結果、流体圧により第１弁体
に作用する力は流体圧により第２弁体に作用する力と釣
り合う。そのため、ソレノイドコイルの非励磁時に第1,
第２弁体に作用する力はリターンスプリングの付勢力の
みになる。

ソレノイドコイルの励磁時には、第１弁体が磁気ギャッ
プを介してインナコアに吸引されることから、第1,第２
弁体はリターンスプリングの付勢力に抗する方向へ移動
する。その結果、流体通路が開放されて入り口ポートか
らの流体圧が出口ポートへと供給されると共に作用室が
出口ポートと連通して作用室内の流体圧も出口ポートへ
と供給される。

（実施例） 以下、本発明を具体化した実施例について、添付図面に
基づき説明する。

本発明に従つた電磁式流体切替弁10は、ボデイ17を備
え、負圧供給源に連通する入口ポート22と排気ガス浄化
装置に連通する出口ポート23を備えている。両ポート2
2,23は、ボデイ17内に形成される流体通路31,32を介し
て連通し、該通路31,32間に非磁性体から成るシート部
材18,一体的に結合された第１弁体13及び第２弁体11が
配設され、各弁体のゴム材から成るシール部12,14は各
シート面26,27に同時に当接可能であり、これにより両
ポート22,23間が開閉制御される。

ボデイ17の図示右方側端には磁性体から成る外周ヨーク
19,20が固定され、該ヨーク19,20内の中心軸上にはイン
ナコア30が配設される。該インナコア30の外周には非磁
性体から成るボビン29が挿入固定され、該ボビン29上に
はソレノイドコイル15が巻かれている。該ソレノイドコ
イルに電流が供給されるとインナコア30と外周ヨーク1
9,20とにより磁気回路が形成され、該磁気回路中に第１
弁体13が位置している。前記インナコア30とボビン29の
間には該第１弁体13のガイドをするスリーブ28が挿入固
定されている。前記第１弁体13は、インナコアに同軸の
第１貫通孔33を有しており、該第１貫通孔33には、同じ
く軸方向に第２貫通孔34を有した第２弁体11の管状部が
シート部材18を貫通して圧入固定されている。これによ
り第１弁体13と第２弁体11は一体となり、第１弁体13と
イナンコア30の間に配設されたリターンスプリング21に
より各弁体のシール部12,14が各シート面26,27に同時に
当接する向きに付勢されている。

尚、２つの弁体のシール部12,14がシート面26,27に同時
に当接するために、第２弁体11のシール部12がシート面
26に当接した状態に於いて、第１弁体13を第２弁体11の
管状部に第１弁体13がシート面27に当接するまで圧入す
る。この時、各弁体のシール部12,14は弾性係数が等価
のゴム材であるため、シール部12,14がシート面26,27に
当接した状態での各弁体11,13と各シート面26,27との間
隔は同じである。以上により一体となつた２つの弁体1
1,13は確実に同時に各シート面26,27に当接する。

上記構成に於いて、次にその作用について説明する。負
圧供給源からの負圧が入力ポート22に伝達されると、第
２弁体11には、（負圧）×（第２弁体11のシール面積）
で表される吸引力が図示左方向へ作用する。

それと共に負圧は、圧力伝達孔24を介して作用室25に伝
達される。すると、第１弁体13のインナコア側端面に
は、（負圧）×（第１弁体13のインナコア側端面の受圧
面積）で表される吸引力が図示右方向へ作用する。これ
と同時に、圧力伝達通路16を介してシール部14の外周側
に位置するシート部18と第１弁体13との間の隙間にも負
圧が伝達されることから、第１弁体13の前記隙間に臨む
シート部側端面には、（負圧）×（第１弁体13の前記隙
間に臨むシート部側端面の受圧面積）で表される吸引力
が図示左方向へ作用する。つまり、第１弁体13には、
（負圧）×〔（第１弁体13のインナコア側端面の受圧面
積）−（第１弁体13の前記隙間に臨むシート部側端面の
受圧面積）〕＝（負圧）×第１弁体13のシール面積）で
表される吸引力が図示右方向へ作用することとなる。

ここで、第１弁体13のシール径は第２弁体11のシール径
と同一であるので、第１弁体13のシール面積が第２弁体
11のシール面積と等しくなり、その結果、負圧により第
１弁体13に作用する吸引力は負圧により第２弁体11に作
用する吸引力と釣り合う。そのため、ソレノイドコイル
15の非励磁時に第1,第２弁体12,11に作用する力はリタ
ーンスプリングの付勢力のみになる。従つてソレノイド
コイル15に電流が供給され、該コイル15の励磁作用によ
りインナコア30及び磁性体外周ヨーク19,20間に形成さ
れる磁気回路中に位置する第１弁体13をインナコアに吸
引するのに必要な電磁力は、リターンスプリング21の弾
性力に概略等しいもので良いため、ソレノイドコイル15
の巻数を少なくでき、電磁式流体切替弁のサイズを小さ
くすることが可能である。

〔発明の効果〕

本発明では、ソレノイドコイルの非励磁時に第1,第２弁
体に作用する力はリターンスプリングの付勢力のみにな
ることから、両弁体を開放させるのに必要な電磁力は、
リターンスプリングの付勢力に略等しいもので良い。従
って、流量の大きい電磁式流体切替弁においても、ソレ
ノイドコイルの巻数を増加する必要もなく、電磁弁サイ
ズが大きくなることはない。

また、ソレノイドコイルの非励磁時に両弁体を各弁座に
押さえつける力はリターンスプリングの付勢力のみであ
るから、両弁体を各弁座に押さえつける力は比較的小さ
くなるため、両弁体の耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に従いた電磁式流体切替弁の一実施例を示す
断面図である。 10……電磁式流体切替弁,11……第２弁体,13……第１弁
体,12,14……シール面,15……ソレノイドコイル,17……
ボデイ,19,20……外周ヨーク,21……リターンスプリン
グ,22……入口ポート,23……出口ポート,24……圧力伝
達孔,26,27……シート面,29……ボビン,30……インナコ
ア,31,32……流体通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入口ポートと出口ポートを備えるボデイ
   と、 前記ボデイ内に形成され前記両ポート間を連通する流体
   通路と、 前記ボデイの一端側に固定される磁性体から成る外周ヨ
   ークと、 前記外周ヨークの軸上に配設されるインナコアと、 前記インナコアの外周に挿入固定される非磁性体から成
   るボビンと、 前記ボビン上に巻設され前記外周ヨーク及び前記インナ
   コアと共に磁気回路を形成するソレノイドコイルと、 前記インナコアの一端面との間で前記出力ポートと連通
   可能な作用室を形成する第１弁座と、 一端が前記第１弁座に着脱可能に且つ他端が前記インナ
   コアの一端面との間で磁気ギャップを形成するよう前記
   作用室内に配設され、前記ソレノイドコイルの励磁時に
   前記第１弁座から離脱して前記作用室と前記出力ポート
   とを連通せしめると共に非励磁時に前記第１弁座に着座
   して前記作用室と前記出力ポートとの連通を遮断せしめ
   る第１弁体と、 前記流体通路に臨むよう前記ボデイに形成された第２弁
   座と、 前記第２弁座に着脱可能に前記第１弁体と一体的に結合
   されると共に前記第１弁体のシール径と同一のシール径
   をもち、前記ソレノイドコイルの励磁時に前記第２弁座
   から離脱して前記流体通路を開放せしめると共に非励磁
   時に前記第２弁座に着座して前記流体通路を閉塞せしめ
   る第２弁体と、 前記第１弁体を前記第１弁座に着座させる方向に付勢す
   るリターンスプリングと、 前記入口ポートと前記作用室とを常時連通させるよう前
   記第1,第２弁体に形成された圧力伝達孔とから構成され
   てなる電磁式流体切替弁。