JPH09100935A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低開弁域流量特性が微細に設定でき、特に低
開弁域における流量特性の精度の向上が図れ、ヒステリ
シスによる特性悪化のない弁装置を得る。 【解決手段】 コイル２の励磁電流により、可動鉄心８
と共に移動して弁を開閉する弁体１４を弁座９ｃと係合
する円柱状に構成し、その弁座９ｃ側の先端部に弁体１
４の先端ほど細くなるように形成された流路部１４ａ
と、弁座９ｃの内径に係合する円柱状の外径を残す円弧
状係合部１４ｂとを形成し、流路部１４ａと弁座９ｃの
内径に形成される空間を流体の通路とすると共に、円弧
状係合部１４ｂは弁が最大開度の時にも弁座９ｃの内径
との係合を保つようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車等の内燃
機関に使用され、空気量の制御またはパージエアの制御
に使用される弁装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、例えば特開平５−１６４２６５
号公報に示された従来の弁装置を示す断面図である。図
において、１はコイル２を巻回するボビンで、コイル２
には図示しない制御装置から端子３を介して制御電流が
供給される。４はコイル２の外部を覆うと同時にコネク
タ３ａを形成する絶縁材よりなる外装部材である。５は
固定鉄心、６はヨーク、７はプレート、８は可動鉄心
で、これらは磁性体よりなり、磁路を構成する。９は流
体の導入口９ａ及び排出口９ｂを有するハウジングで、
ハウジング９の可動鉄心８に対向する部分には弁座９ｃ
が設けられ、可動鉄心８に設けられた弁体８ａと共に弁
を構成している。１０はボビン１の内径に設けられた円
筒状のガイドで、上記の固定鉄心５と可動鉄心８がガイ
ド１０の内径に設けられ、ガイド１０は可動鉄心８の移
動を円滑にすると共に固定鉄心５により一端が気密に保
たれている。１１は固定鉄心５と可動鉄心８の間に設け
られ、可動鉄心８を弁が閉じる方向に押圧するバネ、１
２はバネ１１の押圧力を調整するための調整部材、１３
はハウジング９の内部やガイド１０の内径部等を大気に
対して気密にするシール材である。

【０００３】図７は、従来の弁装置の他の例を示す断面
図で、この例では可動鉄心８に設けられた弁体１４がニ
ードル弁となっており、ニードル弁１４がハウジング９
の円孔状の弁座９ｃに挿入されて弁の開度が変わるよう
になっている。

【０００４】このような従来の弁装置において、コイル
２に制御電流が供給されない状態では、可動鉄心８はバ
ネ１１によりハウジング９側に押しつけられ、弁が閉じ
て流体の導入口９ａと排出口９ｂの間は遮断されてい
る。コイル２に制御電流が供給されると磁路が励磁さ
れ、可動鉄心８が固定鉄心５に吸引されて弁が開き、流
体の導入口９ａと排出口９ｂ間が連通して流体を通過さ
せる。弁の開度はコイル２の制御電流による電磁吸引力
とバネ１１の押圧力の平衡点により決まるため、弁の開
度、従って弁を通過する流体の流量は制御電流により決
まることになる。そして、制御電流に対する流量の調整
は調整部材１２によりバネ１１の荷重を調整することに
よりなされる。

【０００５】図９及び図１０は、上記弁装置の制御電流
に対する流体の流量特性を示すもので、図９は図６の弁
装置の特性を、図１０は図７の弁装置の特性を示すもの
である。図６の弁装置では弁座９ｃと弁体８ａが平面で
接触しているため、開弁開始直後の低開弁域での流量の
立ち上がりが図５に示すように急勾配であるのに対し、
図７の弁装置では弁体１４がニードル弁であるため、低
開弁域の流量特性を図６に示すように緩勾配に設定で
き、また、ニードル弁の形状を変えることによりこの特
性を微細に変更することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上に示した従来の弁
装置の内、図６の弁装置では弁座９ｃと弁体８ａに偏心
があっても流量特性には大きな差は生じないが、図７に
示したニードル弁式の弁装置においては、上記のように
弁開度が小さい状態での流量特性を微細に設定できる一
方、弁座９ｃとニードル状の弁体１４とに偏心がある場
合、図８に示すように弁座９ｃと弁体１４の間に拗れ１
５が生じ、円滑な動作ができない結果、低開弁域での流
量の設定値が変わったり、図１１に示すように開弁動作
中と閉弁動作中の特性に大きなヒステリシスを生じ、正
常な制御ができなくなることがあった。

【０００７】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、弁開度が小さい状態での流量特
性を微細に設定できる特徴を保ちながら、ヒステリシス
による特性悪化が少なく、流量設定値を正確に維持でき
る弁装置を得ることを目的とし、簡単な構成でその目的
を達成しょうとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる弁装置
は、流体を導入する導入口と排出する排出口の間の流体
通路に設けられた円孔状の弁座、この弁座の内径部に係
合すると共に、弁座側の先端部に先端になるほど弁体が
細くなるように形成された流路部と、外径部を残し前記
円孔状の弁座の内径部に係合する円弧状係合部とを有す
る円柱状の弁体、この弁体を保持し、制御電流により付
勢されるコイルによって駆動され弁の開度を設定する可
動鉄心、この可動鉄心を内径部に摺動可能に保持する円
筒状のガイドを備え、前記弁体の円弧状係合部は、弁が
最大開度の時も円孔状の弁座の内径部に先端部が係合支
持されるように構成されたものである。

【０００９】また、可動鉄心をその内径に摺動させる円
筒状ガイドの弁座側の一端を、弁座の外周部に弁座と同
心状に設けられたインロー部と嵌合させることにより、
弁座と、ガイドの内径を摺動する可動鉄心及び可動鉄心
に保持された弁体との偏心を少なくするようにしたもの
である。

【００１０】さらに、弁体と可動鉄心を別体に構成し、
可動鉄心と弁座の間に力量の弱いバネを配して可動鉄心
を固定鉄心側に押圧し、弁体と固定鉄心の間に力量の強
いバネを配して可動鉄心を弁体を介して弁座側に押圧す
ることにより、弁体を可動鉄心に軸方向には保持させな
がら径方向には移動可能なように構成したものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１（ａ）は実施の形態１を示す断面
図、図１（ｂ）及び図１（ｃ）は弁体の形状の一例と開
弁時の状態を示す説明図、図２はこの発明の弁装置を用
いた自動車用蒸散ガス回収装置の系統図を示すもので、
図中上記の従来例と同一部分には同一符号を付してい
る。図１に示すこの発明における弁装置では、弁座９ｃ
は上記従来例の図７に示すニードル弁式の弁座９ｃと同
様に、流体の導入口（排出口）９ａと排出口（導入口）
９ｂの間の流体通路に円孔状に形成されている。また、
コイル２の制御電流に応じてガイド１０の内径部を移動
する可動鉄心８に保持された弁体１４は、弁座９ｃの内
径部に係合する円柱状とされ、その弁座９ｃ側の先端部
には、弁体１４の先端ほど細くなるようにテーパ状に形
成された流路部１４ａと、円柱状弁体の外径部をその円
周上に部分的に残した円弧状係合部１４ｂとが形成さ
れ、円弧状係合部１４ｂは弁体の軸心に対して対称位置
に位置するように設けられている。そして、弁が全閉時
には流路部１４ａは弁座９ｃの中に完全に挿入され、流
体通路は弁座９ｃと弁体１４の円柱部により閉じられ、
弁が全開時には図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、弁
体１４の円弧状係合部１４ｂの先端部が弁座９ｃの内径
に係合支持されるように構成されている。

【００１２】図２において、２０は車両に搭載された燃
料タンク、２１は吸着剤２１ａを内蔵し、空気取り入れ
口２１ｂを有するキャニスタ、２２はこの発明に係わる
弁装置、２３は内燃機関２４のインテークマニホルド、
２５は電子制御装置、２６はスロットルバルブ、２７は
流体の流通経路を示すものである。

【００１３】燃料タンク２０内では揮発性の高い燃料が
蒸発して炭化水素を含む蒸散ガスが発生し、この蒸散ガ
スはキャニスタ２１の吸着剤２１ａに吸着され、エンジ
ン作動時に空気取り入れ口２１ｂからの空気と混合され
てパージエアとして弁装置２２を経由してインテークマ
ニホルド２３に送られ、通常の燃料と共に内燃機関２４
にて燃焼される。電子制御装置２５は、スロットルバル
ブ２６によって決定される吸入空気量に対して、燃料と
空気の比率を目標値に制御するために、内燃機関の必要
燃料を算定し、図示しない燃料噴射弁の燃料供給量と弁
装置２２の弁開度を制御する。燃料と空気の比率を目標
値に制御するためには、弁装置２２には高い精度と微細
な流量制御が要求される。

【００１４】上記のように構成されたこの発明の実施の
形態１による弁装置において、コイル２に通電のない状
態では可動鉄心８はバネ１１により弁座９ｃ側に移動し
て弁を閉じている。コイル２に制御電流が流れ、可動鉄
心８が固定鉄心５に吸引されてバネ１１の押圧力に抗し
て固定鉄心５側に移動すれば、流体は弁座９ｃの内径部
と弁体１４に構成された流路部１４ａとの隙間を通って
流通し、流路部１４ａがテーパ状に形成されているた
め、弁の開度に応じた流量が得られる。そして弁装置の
流量特性は流路部１４ａの形状を変えることにより微細
に設定することが可能である。また、コイル２の制御電
流が一定値を越え、弁が全開状態となった時にも、図１
（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、弁体１４の円弧状
係合部１４ｂの先端部が弁座９ｃの内径部に係合支持さ
れるように構成されているので、弁体１４は常に弁座９
ｃの内径部に係合して動作することになり、動作中、弁
座９ｃと弁体１４の間に拗れを生ずることがなく、動作
が円滑となって図５の動作特性に示すように開弁動作時
と閉弁動作時のヒステリシスを極めて小さなものとする
ことができ、コイル電流に対する弁開度の精度を向上さ
せることができる。

【００１５】なお、図１の弁装置においては、流路部１
４ａを二面に形成し、円弧状係合部１４ｂを軸心に対し
て対称位置に二箇所設けたが、流路部１４ａを一面と
し、円弧状係合部１４ｂを１８０度以上の角度に設定す
るか、流路部１４ａ及び円弧状係合部１４ｂを三箇所以
上として円弧状係合部１４ｂの間隔を１８０度以下に設
定しても同等の効果が得られるものである。

【００１６】実施の形態２．図３は実施の形態２を示す
断面図で、図に示すように、ボビン１及びコイル２の内
径部に円筒状のガイド１０が設けられ、その内径部に摺
動可能に可動鉄心８が配置されると共に円筒状のガイド
１０の弁座９ｃ側の一端が、弁座９ｃの外周に弁座９ｃ
と同心状に設けられたインロー部と嵌合し、保持される
ように構成されている。そしてガイド１０には流体の通
路として通気用の孔１０ａが設けられている。弁座９ｃ
の外周に設けられたインロー部は、弁座９ｃの内径と同
時加工することが可能であり、両者の偏心を極めて少な
くすることができ、このインロー部に嵌合保持されるガ
イド１０、さらにはガイド１０の内径部を摺動する可動
鉄心８と弁体１４の、弁座９ｃの内径に対する偏心を少
なくすることができるので、弁体１４と弁座９ｃの間の
拗れ現象は更に改善され、弁体１４の動作を円滑にで
き、コイルの電流値に対する弁の開度の精度を向上さ
せ、さらには開弁動作時と閉弁動作時のヒステリシスを
改善することができる。

【００１７】実施の形態３．図４は実施の形態３を示す
断面図で、図に示すように、可動鉄心８と弁体１４は別
体に構成されており、弁体１４は可動鉄心８に移動自在
に保持され、バネ１１が弁体１４を介して可動鉄心８を
弁座９ｃ側に押圧する一方、バネ１１より弱い力量のバ
ネ１１ａが可動鉄心８と弁座９ｃの間に設けられて、こ
れらのバネ１１及び１１ａにより可動鉄心８と弁体１４
が軸方向に保持されると共に、弁体１４は可動鉄心８に
対し径方向には一定の移動可能量を持って保持されてい
る。そしてこの移動可能量は弁体１４と弁座９ｃの偏心
を修正するに足りる量に設定される。この発明の実施の
形態１にて説明した通り、弁体１４と弁座９ｃは動作中
常に係合するように構成されているため、弁体１４と弁
座９ｃの間に偏心があっても弁体１４の軸心は弁座９ｃ
の軸心に矯正され、拗れを生ずることなく、ヒステリシ
スのない円滑な動作が可能になるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の構成を示す断面図
と説明図である。

【図２】 この発明による弁装置の使用状態を示す系統
図である。

【図３】 この発明の実施の形態２の弁装置の構成を示
す断面図である。

【図４】 この発明の実施の形態３の弁装置の構成を示
す断面図である。

【図５】 この発明の低開弁域流量特性を示す特性図で
ある。

【図６】 従来の弁装置の一例を示す断面図である。

【図７】 従来のニードル弁を使用した弁装置の断面図
である。

【図８】 従来の弁装置のニードル弁の動作状況を示す
説明図である。

【図９】 図６に示す従来例の流量特性を示す特性図で
ある。

【図１０】 図７の従来例及びこの発明の流量特性を示
す特性図である。

【図１１】 図７に示す従来例の低開弁域流量特性を示
す特性図である。

【符号の説明】

１ ボビン、２ コイル、５ 固定鉄心、８ 可動鉄
心、９ ハウジング、９ｃ 弁座、１０ ガイド、１１
バネ、１４ 弁体、１４ａ 流路部、１４ｂ 円弧状
係合部、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を導入する導入口と排出する排出口
   の間の流体通路に設けられた円孔状の弁座、この弁座の
   内径部に係合すると共に、弁座側の先端部に先端になる
   ほど弁体が細くなるように形成された流路部と、外径部
   を残し前記円孔状の弁座の内径部に係合する円弧状係合
   部とを有する円柱状の弁体、この弁体を保持し、制御電
   流により付勢されるコイルによって駆動され弁の開度を
   設定する可動鉄心、この可動鉄心を内径部に摺動可能に
   保持する円筒状のガイドを備え、前記弁体の円弧状係合
   部は、弁が最大開度の時も円孔状の弁座の内径部に先端
   部が係合支持されるように構成されていることを特徴と
   する弁装置。
2. 【請求項２】 円筒状ガイドの弁座側の一端が、弁座の
   外周部に円孔状の弁座と同心状に設けられたインロー部
   と嵌合して取り付けられていることを特徴とする請求項
   １記載の弁装置。
3. 【請求項３】 弁体が可動鉄心に移動可能に保持されて
   いることを特徴とする請求項１または請求項２記載の弁
   装置。