JPH08247327A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 閉弁状態から開弁状態になるまでの開弁応答
時間と、開弁状態から閉弁状態になるまでの閉弁応答時
間との差が少ない流量制御弁を提供する。 【構成】 デューティー制御弁１のボビン２の上部に、
ソレノイド３により励磁される固定鉄芯５を設け、固定
鉄芯５の下方に流入路６と流出路７とを結ぶ弁室８を形
成する。弁室８に弁体９を上下方向に移動可能に収容
し、弁体９を弁室８の下方に設けられた弁座部１０に向
けてリターンスプリング１１により付勢する。固定鉄芯
５の下端部にテーパー状の吸引部１２を形成し、吸引部
１２の側面に弁体９の移動方向に対してテーパー角θ傾
斜した傾斜面１３を形成する。弁体９の上端部に、吸引
部１２に適合する凹部１４を設け、凹部１４の内壁に傾
斜面１３に平行する対向面１５を形成する。弁体９の中
央に貫通孔１６を設け、貫通孔１６に緩衝ゴム１７を内
嵌する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばエンジンへ供給
される補助空気の流量を制御する流量制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車のエンジンには、補助空気
を供給する補助空気システムが設けられている。該補助
空気システムは、前記補助空気の供給量をエンジンの運
転状況に応じて変化させるものであり、図９に示すよう
に、駆動信号のＯＮ時間とＯＦＦ時間との比を変化させ
ることによって、前記補助空気の流量を制御する流量制
御弁としてデューティー制御弁７０が用いられている。

【０００３】該デューティー制御弁７０は、非磁性体で
あるボビン７１と、該ボビン７１に巻かれたコイル７２
と、このコイル７２をモールドするとともに該コイル７
２の接続端子７３を一体的に形成するモールド部７４と
からなる。前記ボビン７１内には、前記コイル７２によ
って励磁される固定鉄芯７５が上下方向に延在してお
り、該固定鉄芯７５の下方先端には流入路７６と流出路
７７とを結ぶ弁室７８が形成されている。該弁室７８に
は、下端部に弁部７９が、また上端部に緩衝ゴム８０が
設けられた上下方向に移動可能な円柱状の弁体８１が収
容されており、この弁体８１は、リターンスプリング８
２によって弁室７８内に形成された筒状の弁座部８３に
向けて付勢されている。

【０００４】すなわち、前記デューティー制御弁７０
は、前記コイル７２が非通電の際に、弁体８１の弁部７
９が弁座部８３に着座して閉弁状態となり、通電された
際に、固定鉄芯７５の磁化に伴って弁体８１が上動し、
開弁状態となるように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の流量制御弁７０において、図１０に示すように、前
記固定鉄芯７５の下端面と、該固定鉄芯７５に吸引され
る前記弁体８１の上端面とは、弁体８１の移動方向に対
して垂直に保たれており、固定鉄芯７５の下端面から弁
体８１の上端面までの磁気ギャップＬ１は、弁体８１の
移動量に伴い、この移動量と同量分変化する。このた
め、閉弁状態にある弁体８１を吸引する際には、コイル
７２によって励磁された固定鉄芯７５の磁力は緩やかに
強くなるが、図４に示すように、前記弁体８１が固定鉄
芯７５に近づくにしたがって（開弁位置に向かうにした
がって）前記磁気ギャップＬ１が小さくなり、磁気吸引
力が大きくなる。

【０００６】一方、前記コイル７２を非通電状態にして
固定鉄芯７５によって吸引された弁体８１を、前記リタ
ーンスプリング８２のバネ力によって下方へ押し戻す際
には、励磁された固定鉄芯７５には磁力が残留し、この
磁力は緩やかに弱くなる。しかし、このときの固定鉄芯
７５の下端面から弁体８１の上端面までの磁気ギャップ
Ｌ１は、開弁位置付近において弁体８１のストローク範
囲内にて最も狭いので、図５に示すように、磁気吸引力
は大きく作用する。これにより、図６に示すように、前
記弁体８１が開弁位置から閉弁位置まで移行する間の閉
弁応答時間は、閉弁位置から開弁位置まで移行間の開弁
応答時間より長くなり、開弁応答時間から閉弁応答時間
を引いた閉弁応答遅れが大きくなる。したがって、開弁
応答時間と閉弁応答時間とが一致する理想のデューティ
ー制御弁と比較して、流出される空気量が多くなること
が予想される。

【０００７】図１１は、前記デューティー制御弁７０に
加える制御信号をデューティー比０％から１００％まで
変化させ、このときの空気の流出量を測定した測定結果
であり、この測定結果によると、デューティー比４％か
ら５％の間に空気が流出し始めている。このとき、流出
量は、０から２．５（ｌ／ｍｉｎ）に一気に変化してお
り、前記閉弁応答遅れに起因して流出量が一気に跳ね上
がるＪＵＭＰ−ＵＰ現象を確認することができる。この
ＪＵＭＰ−ＵＰ現象によって前記制御信号に対する流出
量の制御性が悪化するとともに、エンジンの運転性に悪
影響を与える恐れが生じる。

【０００８】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、閉弁状態から開弁状態になるまで
の開弁応答時間と、開弁状態から閉弁状態になるまでの
閉弁応答時間との差が少ない流量制御弁を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に発明にあっては、制御弁本体の弁室に摺動自在に内嵌
され、該弁室に設けられた弁座に着座するように付勢さ
れた弁体を、ソレノイドにより励磁される固定鉄芯に吸
引移動させるものであって、前記ソレノイドに加える駆
動信号のＯＮ時間とＯＦＦ時間との比を変化させること
によって全開、全閉を繰り返しながら流体を通流させる
流量制御弁において、前記弁体に、該弁体の移動方向へ
貫通する緩衝部材を設け、閉弁時に前記緩衝部材を前記
弁座に着座させるとともに、開弁時には前記緩衝部材を
前記吸引部に当接させる一方、前記固定鉄芯の吸引部に
前記弁体の移動方向に対して傾斜する傾斜面を形成する
とともに、前記弁体の被吸引部に前記傾斜面と対向する
対向面を形成した。

【００１０】

【作用】前記構成において、固定鉄芯の吸引部には弁体
の移動方向に対して傾斜する傾斜面が形成され、前記固
定鉄芯に吸引される弁体の被吸引部には前記傾斜面に対
向する対向面が形成されていて、前記対向面が前記傾斜
面に吸引されるので、固定鉄芯と弁体との磁気ギャップ
は、前記対向面から前記傾斜面までの距離となる。した
がって、弁体が所定量移動した際の前記磁気ギャップの
変化量は、前記弁体の移動量をＬ、前記磁気ギャップの
変化量をＳ、前記弁体の移動方向に対する傾斜面の傾斜
角をθとすると、 Ｓ＝Ｌ×ｓｉｎθ となり、磁気ギャップの変化量Ｓは弁体の移動量Ｌより
小さな値となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にしたがって
説明する。図１に示すように、本実施例にかかる流量制
御弁としてのデューティー制御弁１は、駆動信号のＯＮ
時間とＯＦＦ時間との比を変化させることによって空気
の通流量を変化させるものであり、非磁性体からなる制
御弁本体としてのボビン２と、該ボビン２の上部に巻か
れたソレノイド３と、このソレノイド３をモールドする
とともに該ソレノイド３の接続端子を一体的に形成する
モールド部４とにより構成されている。

【００１２】前記ボビン２内の上部には、前記ソレノイ
ド３によって励磁される固定鉄芯５が上下方向に延在し
ており、該固定鉄芯５の下方先端には流入路６と流出路
７とを結ぶ弁室８が形成されている。該弁室８には、円
柱状の弁体９が上下方向に移動可能に収容されており、
この弁体９は、弁室８の下方に設けられた前記流出路７
に連通する円筒状の弁座部１０に向けてリターンスプリ
ング１１によって付勢されている。

【００１３】前記固定鉄芯５の下端部には、図２に示す
ように、外形寸法が下端に向かうに従って縮径するテー
パー状の吸引部１２が形成されており、この吸引部１２
の先端には、該吸引部１２の基端側の外形寸法より小さ
な直径Ａの円形面１２ａが形成されている。また、前記
吸引部１２のテーパー角θは１７．５度に設定されてお
り、吸引部１２の側面には、前記弁体９の移動方向に対
して前記テーパー各θ傾斜した傾斜面１３が形成されて
いる。

【００１４】一方、前記弁体９の上端部には、前記吸引
部１２に適合するすり鉢状の被吸引部を形成する凹部１
４が設けられており、該凹部１４の内壁には前記傾斜面
１３に平行する対向面１５が形成されている。また、前
記弁体９の中央には、該弁体９の移動方向に貫通する前
記円形面１２ａの直径Ａより大きな内径寸法Ｂを有した
貫通孔１６が設けられており、この弁体９は、前記吸引
部１２の円形面１２ａからの磁力の影響を受けないよう
に構成されている。

【００１５】また、前記貫通孔１６には、緩衝部材とし
ての緩衝ゴム１７が内嵌されており、前記弁体９が前記
リターンスプリング１１により付勢される閉弁時には、
前記緩衝ゴム１７の下端部が前記弁座部１０に着座し、
また、図３に示すように、前記弁体９が上動する開弁時
には、前記緩衝ゴム１７の上端部が前記固定鉄芯５の下
端部に当接するように構成されており、閉弁時における
弁体９の着座の衝撃及び開弁時における固定鉄芯５の吸
引部１２に当接する弁体９の衝撃を緩衝ゴム１７によっ
て吸収できるように構成されている。そして、前記緩衝
ゴム１７の上端部が前記固定鉄芯５の下端部に当接した
際に、前記傾斜面１３と前記対向面１５とが接触しない
ように構成されている。

【００１６】以上の構成にかかる本実施例において、前
記弁体９が前記固定鉄芯５に吸引される際には、前記弁
体９の対向面１５が、１７．５度のテーパー角θを有し
た吸引部１２の傾斜面１３に吸引されるので、前記固定
鉄芯５と前記弁体９との磁気ギャップは、前記傾斜面１
３から前記対向面１５までの距離となる。そして、前記
弁体８の移動方向に対する傾斜面１３の傾斜角は前記テ
ーパー角θであり、前記弁体８が所定量移動した際の前
記磁気ギャップの変化量は、前記弁体の移動量をＬ、ま
た前記磁気ギャップの変化量をＳとすると、 Ｓ＝Ｌ×ｓｉｎθ となり、磁気ギャップの変化量Ｓは弁体５の移動量Ｌよ
り小さな値となる。

【００１７】図４は、前記弁体９が、閉弁位置、すなわ
ち移動量が０（ｍｍ）の位置から、移動量が１．０（ｍ
ｍ）となる開弁位置まで移動する間の磁気ギャップの変
化を示した図であり、本発明のデューティー制御弁１に
おける磁気ギャップの変化量Ｓは、従来のデューティー
制御弁における磁気ギャップの変化量Ｓ１と比較して小
さいことがわかる。

【００１８】また、図５は、本発明のデューティー制御
弁１および従来のデューティー制御弁における、前記磁
気ギャップに依存する磁気吸引力を示す図であり、従来
のデューティー制御弁においては、弁体が固定鉄芯に近
付くに従って磁気吸引力が増大するのに対して、本発明
のデューティー制御弁１においては、緩やかに増加して
いることがわかる。なお、図５には、前記弁体８の移動
に伴う前記リターンスプリング１１のバネ荷重を併せて
示したが、本発明のデューティー制御弁１における磁気
吸引力の増加の傾きは、前記バネ荷重の増加の傾きとほ
ぼ等しいという結果が得られている。

【００１９】さらに、図６に示すように、従来のデュー
ティー制御弁における弁体が閉弁位置から開弁位置まで
移動する間の開弁応答時間は７．９（ｍｓ）、また開弁
位置から閉弁位置まで移動する間の閉弁応答時間は１
２．４（ｍｓ）であり、開弁応答時間から閉弁応答時間
を引いた閉弁応答遅れは４．５（ｍｓ）であった。これ
に対して、本発明のデューティー制御弁１においては、
開弁応答時間は９．１（ｍｓ）、また閉弁応答時間は１
０．０（ｍｓ）であり、閉弁応答遅れは０．９（ｍｓ）
と従来のデューティー制御弁と比較して少なくなってい
る。

【００２０】したがって、本発明の流量制御弁１をデュ
ーティー駆動して流量を制御する場合には、開弁応答時
間より閉弁応答時間の長い従来の流量制御弁のように、
流体の通流を開始した時点において流出量が増大するこ
とはなく、図７に示すように、通流を開始した時点にお
ける流出量の立ち上がりが滑らかな出力特性を得ること
ができる。

【００２１】なお、本実施例においては、固定鉄芯５の
下端部に設けられた吸引部１２の外形寸法が下端に向か
うに従って縮径するテーパー状に形成し、この吸引部１
２に傾斜面１３を形成する一方、弁体９の上端部に前記
吸引部１２に適合するすり鉢状の凹部１４を設け、該凹
部１４の内壁に前記傾斜面１３に平行する対向面１５を
形成したが、図８に示すように、固定鉄芯２１の吸引部
２２にすり鉢状の凹部２３を設けて、該凹部２３の内壁
に傾斜面を２４を形成するとともに、弁体２５の上端部
に外形寸法が上端に向かうに従って縮径するテーパー状
の被吸引部２６を設け、この被吸引部２６の側面に前記
傾斜面２４に対向する対向面２７を形成しても良い。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の構成におい
ては、磁気ギャップの変化量Ｓ＝弁体の移動量Ｌ×ｓｉ
ｎθとなり、磁気ギャップの変化量Ｓは弁体の移動量Ｌ
より小さな値となるため、開弁時あるいは閉弁時におけ
る前記磁気ギャップに依存する磁気吸引力の差も小さく
なり、閉弁状態から開弁状態になるまでの開弁応答時間
と、開弁状態から閉弁状態になるまでの閉弁応答時間と
の差が少なくなる。したがって、本発明の流量制御弁を
デューティー駆動して流量を制御する場合には、開弁応
答時間より閉弁応答時間の長い従来の流量制御弁のよう
に、流体の通流を開始した時点において流出量が増大す
ることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】同実施例の閉弁状態を示す要部拡大図である。

【図３】同実施例の開弁状態を示す要部拡大図である。

【図４】同実施例及び従来例における弁体の移動量と磁
気ギャップの関係を示す図である。

【図５】同実施例及び従来例における弁体の移動量と磁
気吸引力の関係を示す図である。

【図６】同実施例及び従来例における閉弁応答時間、開
弁応答時間及び閉弁応答遅れを示す図である。

【図７】同実施例におけるデューティー比と流出量との
関係を示す図である。

【図８】他の実施例を示す断面図である。

【図９】従来のデューティー制御弁を示す断面図であ
る。

【図１０】同従来例の要部拡大図である。

【図１１】同従来例におけるデューティー比と流出量と
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ デューティー制御弁（流量制御弁） ２ ボビン（制御弁本体） ３ ソレノイド ５ 固定鉄芯 ８ 弁室 ９ 弁体 １０ 弁座部 １１ リターンスプリング １２ 吸引部 １３ 傾斜面 １４ 凹部（被吸引部） １５ 対向面 １７ 緩衝ゴム（緩衝部材） ２１ 固定鉄芯 ２２ 吸引部 ２４ 傾斜面 ２５ 弁体 ２６ 被吸引部 ２７ 対向面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｋ 1/36 Ｆ１６Ｋ 1/36 Ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御弁本体の弁室に摺動自在に内嵌さ
   れ、該弁室に設けられた弁座に着座するように付勢され
   た弁体を、ソレノイドにより励磁される固定鉄芯に吸引
   移動させるものであって、前記ソレノイドに加える駆動
   信号のＯＮ時間とＯＦＦ時間との比を変化させることに
   よって全開、全閉を繰り返しながら流体を通流させる流
   量制御弁において、 前記弁体に、該弁体の移動方向へ貫通する緩衝部材を設
   け、閉弁時に前記緩衝部材を前記弁座に着座させるとと
   もに、開弁時には前記緩衝部材を前記吸引部に当接させ
   る一方、前記固定鉄芯の吸引部に前記弁体の移動方向に
   対して傾斜する傾斜面を形成するとともに、前記弁体の
   被吸引部に前記傾斜面と対向する対向面を形成したこと
   を特徴とする流量制御弁。