JP4142447B2 - 電磁弁 - Google Patents
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Description
従来の技術
本発明は、請求項1の上位概念部に記載された形式の電磁弁に関する。
【0002】
ドイツ連邦共和国特許公開第19901090号明細書に基づいて公知の電磁弁は、弾性領域を備えたシール兼緩衝部材を有しており、このシール兼緩衝部材は運転時に、作用する負圧に基づいて、閉鎖する弁の方向とは逆向きの力を加える。これによって、弁を開放するために必要な力は大きくなる。
【0003】
発明の利点
請求項1の特徴部に記載のように構成された電磁弁には、公知のものに比べて次のような利点がある。すなわち本発明による電磁弁では、弁における圧力差に基づいて生じてシール兼緩衝部材の弾性領域において作用する力が、簡単な形式で補償つまりバランスされる。これによって差圧に対する貫流の特性線経過を改善することができる。
【0004】
請求項1記載の電磁弁の別の有利な構成は、請求項2以下に記載されている。
【0005】
シール兼緩衝部材の弾性領域が半円弧状又は半円形であると、特に有利である。
【0006】
図面
次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【0007】
図1は、本発明による電磁弁を示す図である。
【0008】
図2は、本発明のように構成された電磁弁のシール兼緩衝部材の領域を拡大して示す図である。
【0009】
図3aは、従来技術によるシール兼緩衝部材を備えた弁部材を示す図である。
【0010】
図3bは、本発明による電磁弁のシール兼緩衝部材を備えた弁部材を示す図である。
【0011】
図4aは、本発明の1実施例におけるシール兼緩衝部材において力がどのように作用するかを合力を示す矢印で示す図である。
【0012】
図4bは、本発明の1実施例におけるシール兼緩衝部材において力がどのように作用するかを合力を分解した矢印で示す図である。
【0013】
図4cは、本発明の別の実施例におけるシール兼緩衝部材において力がどのように作用するかを合力を示す矢印で示す図である。
【0014】
図4dは、本発明の別の実施例におけるシール兼緩衝部材において力がどのように作用するかを合力を分解した矢印で示す図である。
【0015】
実施例の記載
電磁弁の実施例として図1に縦断面図で示されたタンク空気抜き弁1は、混合気圧縮型火花点火式の内燃機関(図示せず)の燃料タンクから逃げた燃料を、内燃機関に例えば吸気管に、又はガソリン・直接噴射では直接内燃機関のシリンダに、調量して添加混合(Zumischen)するために働き、内燃機関の燃料蒸発戻し系(図示せず)の一部である。このような燃料蒸発戻し系の構造及び機能は例えば「Bosch-Technische Unterrichtung Motormanagement Motonic」の第2版、1993年8月、第48頁〜第49頁に記載されている。タンク空気抜き弁1及びその機能は、例えばドイツ連邦共和国特許公開第19901090号明細書に開示されている。
【0016】
タンク空気抜き弁1は複数のケーシング部分、例えばポット形に形成された第1のケーシング部分3と、このケーシング部分3を閉鎖する例えばキャップ状のケーシング部分5との2部分から成るケーシングを有している。ケーシング部分3は、燃料タンクの空気抜き管片への接続のため、又は燃料タンクに後置されていて活性炭を満たされた揮発燃料用リザーバへの接続のための入口7を有している。入口7は、底部55のケーシング部分3の領域に配置された入口開口9を有している。
【0017】
ケーシング部分5は、内燃機関の吸気管への接続のための出口12を有している。この出口12は出口開口15又は弁開口15を有している。入口7及び出口12はそれぞれケーシング部分3,5に例えば軸方向60に沿って方向付けられている。
【0018】
ポット形のケーシング部分3の内部には、電磁石23が配置されている。電磁石23は例えばポット形の磁石ケーシング26を有しており、この磁石ケーシング26は、ポット底を貫通していて弁軸線に対して同軸的な円筒形の磁石コア35と円筒形の励磁コイル29とを備えており、この励磁コイル29は、磁石ケーシング26内において磁石コア35を取り囲んでいるコイル坦体32に配置されている。コイル坦体32の、出口12に向けられた側には、戻しばね38の戻し力に抗して移動可能な可動子プレート41が設けられており、この可動子プレート41は電磁石23によって引き付けられ、ケーシング部分5に直接又は間接的に配置されたシール座に接触する弁部材を形成している。出口12はラバル管の形をした流れエレメント44を有している。しかしながらもちろん、流れエレメント44はラバル管に制限されるものではなく、オリフィス又は絞りとして形成されていてよい。流れエレメント44は次のように、すなわちその最も狭い流過横断面の面積が、シール座103の開口横断面の面積よりも小さいように形成されている。弁部材を形成する可動子プレート41にはさらに、シール兼緩衝部材46が配置されている。このシール兼緩衝部材46は可動子プレート41及び磁石コア35に配置されていて、可動子プレート41と磁石コア35とを弾性エレメントとして互いに結合している。
【0019】
ケーシング3,5は例えば一体的にケーシング3,5と結合されたコネクタ49を有しており、このコネクタ49は、外部の差込み接点への接続のための電気的な接続エレメント52を有している。
【0020】
ケーシング部分3内には入口開口9の近傍に、例えばフィルタ18が配置されている。
【0021】
例えば活性炭フィルタから成る粒子を含んでいる媒体は、入口開口9を通り、このような粒子を留めるフィルタ18を貫流し、磁石ケーシング26のそばを通過して出口12に向かって流れる。
【0022】
図2には、本発明のように形成された電磁弁1のシール兼緩衝部材46が、図1のIIで示された領域における拡大図で示されている。
【0023】
シール兼緩衝部材46は第2のケーシング部分5との接触時にシール座103を形成している。
【0024】
シール兼緩衝部材46が出口12をシールすると、Aで示された領域には内燃機関の運転時に出口12において負圧が生じ、この負圧は可動子プレート41における圧力補償開口122を介して、可動子プレート41と磁石コア35とシール兼緩衝部材46の弾性領域105との間における中空室109内にも作用する。領域Aは、シール座103によって制限された、弁部材41と出口12との間の領域をほぼ包含している。Bで示された領域は、シール座103の外側において領域Aに接続しており、かつ弁部材41と入口7との間の領域を包含している。領域Bでは領域Aにおけるよりも高い圧力が存在しており、例えば燃料のガス圧又は周囲圧が存在している。
【0025】
シール兼緩衝部材46は弁部材41と磁石コア35との間に、弾性領域105と端部領域107とを有しており、この端部領域107は、該端部領域107に対して相補する形状に形成された、磁石コア35の切欠き内に突入していて、磁石コア35に固定されている。シール兼緩衝部材46は半径方向で軸方向60の周りに環状に位置している。
【0026】
可動子プレート41の運動時に弾性領域105の軸方向運動によって、磁石コア35に向けられた中空室109が周囲に対してシールされることが保証されている。圧力補償開口122とシール兼緩衝部材46とによって、磁石コア側の中空室109がシール座側の中空室109ひいては出口12と圧力補償されて接続されることが、保証されている。この圧力補償もしくは圧力バランスによって、電磁石23による可動子プレート41の引き付け時には単に、戻しばね38の戻し力が、場合によってはシールエレメント46の一部に作用する小さな押圧力だけが克服されればよく、差圧の力、つまり、補償開口122がもし存在しないと仮定すると、電磁石側の中空室109と弁座側の中空室109との間に存在して、可動子プレート41の両側の面に作用してしまう差圧の力を、克服する必要がない。
【0027】
弾性領域105は軸方向横断面で見て円弧状に、又は図2に示されているように、円形に形成されている。
【0028】
この場合重要なことは、シール座103が軸方向60において、弾性領域105の半径方向における外側又は内側の延び、つまり弾性領域105の僅かな壁厚の外側の延びと共に、ライン120上に位置していることである(図3b)。シール座103は必ずしも厳密に規定されたラインではなく、規定された幅を有することができ、つまりライン120の位置は厳密には規定されていない。ライン120は半径方向63においてシール座103の外縁部又は内縁部と弾性領域105の外縁部又は内縁部とを通って延びていることができる。さらにまたライン120の僅かなずれも可能である。このことは図2において半径方向63における矢印130によって示されている。
【0029】
図3aにはシール兼緩衝部材46を備えた弁部材41と、従来技術によるシール座103に対するその配置形式が示されている。
【0030】
半径方向63で見て、つまり軸方向60に対して垂直な方向で見て、シール座103は弾性領域105の半径方向の延びの外側における、軸方向60のライン120上に位置している。
【0031】
符号A及びBはそれぞれ負圧もしくは高圧領域を示している。
【0032】
半径方向で見てシール座103の外側において、弁部材には41には軸方向60で見て上下から等しい圧力が作用している(符号B参照)。
【0033】
シール座103と弾性領域105の半径方向の延びとの間では、弁部材41の一方の側において負圧Aが作用し、かつ他方の側においては高い圧力Bが作用している。これによって閉鎖方向における負荷力125(矢印参照)が発生し、この負荷力125に対して開放時に電磁石23によって付加的に力が加えられねばならない。
【0034】
図3bには本発明のように構成された電磁弁が示されており、この電磁弁ではシール座103と弾性領域105の半径方向の延びとが互いに合わせられて、つまりライン120上に位置している。図3aに示されているように、半径方向63で見てシール座103の外側においては、そこに存在する圧力Bに基づいて同様な力が作用している。シール座103と弾性領域105との間の領域はこの配置形式によってもはや存在しないので、力125はもはや発生しない。
【0035】
従ってこの場合、領域BもしくAにおける圧力に起因した力だけしか弾性領域105に作用しない。
【0036】
図4a及び図4bには、どのような力が弾性領域105に作用するかが示されており、この場合シール座103と弾性領域105の半径方向の延びとは図3bに示したように配置されている。
【0037】
弾性領域105は軸方向60との間に、0°よりも大きく90°よりも小さな交差角度を形成している。領域A及びBにおける異なった圧力に基づく力は、弾性領域105の表面に対して垂直に作用する。図4bには図4bに示された力が軸方向力112と半径方向力114とに分割されてそれぞれ矢印で示されている。軸方向力112は図3aにおける力125のように作用する。
【0038】
図4cには本発明のように構成された電磁弁1の別の実施例が示されている。シール兼緩衝部材46はこの実施例では、弾性領域105において円弧状に形成されている。領域A及びBにおける異なった圧力に基づいて、弾性領域105には、矢印によって示された力が作用する。
【0039】
図4dには、図4cに示された力が軸方向力112と半径方向力114とに分割されて示されている。弾性領域105のこのような構成に基づいて、軸方向力112は互いに逆向きに作用することによって相殺される。そしてこれにより、図4bにおいてはなお存在していたこのような力は、電磁石23によって電磁弁の開放時に克服される必要がなくなる。
【0040】
このことには、シール兼緩衝部材46製造可能性における利点をもたらし、かつ良好な圧力補償を生ぜしめ、これによってまた差圧に関する良好な特性線経過が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による電磁弁を示す図である。
【図2】 本発明のように構成された電磁弁のシール兼緩衝部材の領域を拡大して示す図である。
【図3a】 従来技術によるシール兼緩衝部材を備えた弁部材を示す図である。
【図3b】 本発明による電磁弁のシール兼緩衝部材を備えた弁部材を示す図である。
【図4a】 本発明の1実施例におけるシール兼緩衝部材において力がどのように作用するかを合力を示す矢印で示す図である。
【図4b】 本発明の1実施例におけるシール兼緩衝部材において力がどのように作用するかを合力を分解した矢印で示す図である。
【図4c】 本発明の別の実施例におけるシール兼緩衝部材において力がどのように作用するかを合力を示す矢印で示す図である。
【図4d】 本発明の1実施例におけるシール兼緩衝部材において力がどのように作用するかを合力を分解した矢印で示す図である。
Claims (1)
- 電磁弁、特に自動車のタンク空気抜きのための電磁弁であって、シール座に形成された少なくとも1つの弁開口と、少なくとも1つの弁開口を開閉するために、電磁弁によって戻しばねの戻し力に抗して操作されてシール座と共働する弁部材と、電磁石の磁石コアと、弁部材と磁石コアとに配置されているシール兼緩衝部材とが設けられており、該シール兼緩衝部材が弁部材と磁石コアとを互いに結合させていて、かつ弁部材と磁石コアとの間に弾性領域を有している形式のものにおいて、
弁部材(41)に圧力補償開口(122)が設けられていて、該圧力補償開口(122)を介して、弁部材(41)と磁石コア(35)とシール緩衝部材(46)の弾性領域(105)との間に形成された中空室(109)に、弁開口(15)における圧力が作用するようになっており、
シール座(103)が軸方向(60)において、弾性領域(105)の半径方向の延びとほぼ同一ライン(120)上に位置しており、
弾性領域(105)が軸方向横断面で見て円弧状に形成されていることを特徴とする電磁弁。
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