JP4746517B2 - Ｐｃｖバルブ - Google Patents

Description

この発明は、エンジンからクランクケースへ漏れ出たブローバイガスを再びエンジンの吸気系へ戻して大気への放出を防止するブローバイガス還元装置に設けられるＰＣＶバルブ（ポジティブ・クランクケース・ベンチレーション・バルブ）に関する。

従来、この種の技術して、下記の特許文献１及び２に記載された装置が知られている。ここで、特許文献１には、内部に弁室を含むバルブケースの外周部に電気ヒータを有することが記載される。

実開昭６１−１２２３１３号公報 実開昭６０−９８７０９号公報

ところが、特許文献１に記載の装置では、バルブケースのどの部分に電気ヒータを配置すべきかの理由が不明であった。バルブケースに電気ヒータを設けるのは、弁室に設けられる弁体及び弁座とスプリング等の関連部品の凍結を防止するためであり、軸線方向に移動可能な弁体の凍結を効果的に防止できるように電気ヒータの配置を決定すべきである。そこで、弁室に設けられる弁体及び弁座、その関連部品を効率よく暖めることができる電気ヒータの配置が問題となる。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、少なくとも弁体の凍結を効果的に防止することを可能としたＰＣＶバルブを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内部に弁室を有するハウジングと、弁室は、その軸方向の一端に入口を含み、その軸方向の他端に出口を含むことと、出口を構成する弁座と、弁座に対応して弁室の中を軸線方向へ移動可能に設けられた弁体と、弁体を入口の方向へ付勢するスプリングと、ハウジングに設けられた電気ヒータとを備えたＰＣＶバルブにおいて、弁体は、入口の付近まで延びる入口側端部を含み、その入口側端部に弁室の内周面を摺動する摺動部を含み、弁室の内周面は、入口の近傍に摺動部との接触頻度の高い高接触域を含み、電気ヒータは、弁室の少なくとも高接触域を除く内周面を構成するように設けられたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、ブローバイガスは、入口から弁室に入って出口から流出する。出口からの流出量は、弁室を移動する弁体と弁座との開度によって決定される。ここで、電気ヒータが、弁室の少なくとも高接触域を除く内周面を構成するように設けられるので、少なくとも弁体及びその摺動部と、弁体に関連したスプリングとが電気ヒータの発熱により暖められ易くなる。また、電気ヒータが、弁室の高接触域を除く内周面を構成するように設けられるので、摺動部との接触による電気ヒータの摩耗が低減する。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、電気ヒータは、伝熱性の良い材料からなる円筒部材と円筒部材の外周に配置された電熱器とから構成され、円筒部材の内周面が弁室の内周面の少なくとも一部を構成することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、電気ヒータは円筒部材を介してハウジングに組み付けられるので、組み付け性が向上する。また、円筒部材が伝熱性の良い材料からなり、円筒部材の内周面が弁室の内周面の少なくとも一部を構成するので、少なくとも弁体が電気ヒータの発熱により一層暖まり易くなる。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、弁体は非磁性材料で構成されることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、弁体が非磁性材料で構成されるので、電気ヒータへの通電時に弁体に作用する電磁力が低減する。

請求項１に記載の発明によれば、弁座と弁体とスプリングの凍結を効果的に防止することができ、摺動部との摩耗による電気ヒータの損傷を低減することができ、電気ヒータの耐久性を向上させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、ＰＣＶバルブの生産性を向上させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、電磁力の影響による弁体の作動不良を防止することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明のＰＣＶバルブを具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、本実施形態のＰＣＶバルブ１につきエンジン本体２に取り付けた状態を断面図により示す。周知のように、ＰＣＶバルブ１は、エンジンからクランクケースへ漏れ出たブローバイガスを再びエンジンの吸気系へ戻して大気への放出を防止するブローバイガス還元装置に設けられる。図１に示すように、ＰＣＶバルブ１は、中空形状をなす樹脂製のハウジング３を備える。このハウジング３は、互いに組み付けられたメインハウジング４とサブハウジング５から構成される。

メインハウジング４は、その上部に形成されたコネクタ部４ａと、内部に一体的に設けられた電気ヒータ６のアッセンブリと、外周に着けられたシールリング８とを含む。サブハウジング５は、その一端部外周の雄ネジ５ａが、メインハウジング４の他端部の雌ネジ４ｃに締め付けられることで、メインハウジング４に組み付けられる。サブハウジング５の一端部をメインハウジング４の他端部に圧入して超音波溶着することで、サブハウジング５をメインハウジング４に組み付けることもできる。サブハウジング５の他端部は、パイプ継手５ｂをなす。ハウジング３は、メインハウジング４の一端部外周の雄ネジ４ｂがエンジン本体２の取付孔２ａの雌ネジ２ｂに締め付けられることで、取付孔２ａに取り付けられる。

メインハウジング４の中空部は本発明の弁室４ｄを構成する。弁室４ｄは、その軸線方向の一端に入口４ｅを含む。この入口４ｅは、メインハウジング４の一端壁に形成されてエンジン本体２の側へ連通する。サブハウジング５は、メインハウジング４の弁室４ｄに連通する中空部５ｃを含む。弁室４ｄと中空部５ｃは、互いにブローバイガスの通路を構成する。メインハウジング４とサブハウジング５との間には、円環状をなす弁座９が挟まれて設けられる。弁座９は、本発明の伝熱性の良い伝熱部材に相当し、例えば、金属により形成される。この弁座９に対応して、弁室４ｄの中には、その軸線方向へ移動可能に弁体１０が設けられる。この弁体１０は、ＳＵＳ等の非磁性材料により略円柱状に形成され、弁座９を貫通可能に設けられる。弁体１０は、その先端部が段階的に縮径した形状をなす。従って、弁体１０が軸線方向へ移動変位することにより、弁座９と弁体１０との間の隙間の大きさ（開度）が変わる。この弁座９と弁体１０との隙間が、弁室４ｄの軸線方向の他端に位置する弁室４ｄの出口１３を構成する。

弁体１０は、その基端部、すなわち入口４ｅの付近に位置する入口側端部がフランジ１０ａをなす。このフランジ１０ａは、その外周面が弁室４ｄの内周面を摺動可能に設けられ、本発明の摺動部に相当する。フランジ１０ａは、その一部にブローバイガスの通過を許容する切欠を含む。弁座９とフランジ１０ａとの間には、圧縮スプリング１１が設けられる。このスプリング１１は、弁体１０を弁室４ｄの入口４ｅの方向へ付勢する。図２に、このスプリング１１を正断面図により示す。図３に、スプリング１１を平面図により示す。スプリング１１は、その両端１１ａ，１１ｂがそれぞれ平坦面をなす。また、スプリング１１の一端が接触するフランジ１０ａの被接触部と、スプリング１１の他端が接触する弁座９の被接触部がそれぞれ平坦面をなす。また、弁体１０の先端部分は、弁座９を貫通してサブハウジング５の中空部５ｃに侵入可能に設けられる。サブハウジング５の中空部５ｃには、別の圧縮スプリング１２が、弁体１０の先端に接触可能に設けられる。

図１に示す取り付け状態において、エンジン本体２の内部に充満したブローバイガスは、入口４ｅからメインハウジング４の弁室４ｄに侵入し、そのガス圧力が弁体１０に作用する。このとき、ガス圧力がスプリング１１の付勢力より大きくなると、弁体１０が弁座９へ向けて軸線方向へ移動し、弁座９と弁体１０との間の隙間、すなわち出口１３の大きさが変わる。この結果、メインハウジング４の弁室４ｄからサブハウジング５の中空部５ｃへ抜ける、すなわちＰＣＶバルブ１で計量されるブローバイガスの流量が調整される。弁体１０は、その先端がサブハウジング５の中空部５ｃの中のスプリング１２に当接することで、その移動が規制される。

ここで、電気ヒータ６の構成について詳しく説明する。図４に、電気ヒータ６のアッセンブリを平面図により示す。図５に、図４のＡ−Ａ線断面図を示す。図６に、電気ヒータ６の正面図を示す。この電気ヒータ６は、メインハウジング４の内部に設けられる。電気ヒータ６のアッセンブリは、軸線方向両端に大小のフランジ２１ａ，２１ｂを有する円筒形状をなすボビン２１と、ボビン２１の外周に巻き付けられて配置されたワイヤ２２ａよりなるコイル２２と、大フランジ２１ａに設けられる一対の接続端子２３とを含む。ボビン２１は、本発明の円筒部材に相当し、伝熱性の良い材料により形成される。伝熱性の良い材料として、例えば、無機フィラー配合樹脂や金属等が挙げられる。コイル２２は、本発明の電熱器に相当し、通電により発熱可能である。コイル２２のワイヤ２２ａは、例えば、ニクロム線や銅ニッケル線などにより形成される。各接続端子２３の基端部はコイル２２に電気的に接続される。各接続端子２３の先端部は、図１に示すように、コネクタ部４ａの中に突出して配置される。

電気ヒータ６は、メインハウジング４に対しインサート成形されている。すなわち、メインハウジング４を樹脂成形するときに、上記のように構成した電気ヒータ６のアッセンブリを、金型内にインサート品として装填した後、金型に溶融樹脂を注入する。これにより、電気ヒータ６のアッセンブリを溶融樹脂で包んで固化させ、一体化した複合部品としてのメインハウジング４を作製している。ここで、図１に示すように、電気ヒータ６のアッセンブリは、メインハウジング４の中心部に配置されており、電気ヒータ６のボビン２１の中空部２１ｄが、メインハウジング４の弁室４ｄの大部分を構成している。これにより、ボビン２１の内周面が弁室４ｄの内周面の大部分を構成している。また、弁座９は、ボビン２１の大フランジ２１ａに内包され、大フランジ２１ａの内周面に接触した状態でメインハウジング４に一体的に成形される。更に、電気ヒータ６は、出口１３から入口４ｅの近傍までの弁室４ｄを囲むように設けられる。より詳しくは、電気ヒータ６は、図１に示すように、弁体１０がスプリング１１の付勢力により初期位置に配置された状態では、少なくとも出口１３から弁体１０のフランジ１０ａまでの弁室４ｄを囲むように設けられる。

電気ヒータ６を構成するボビン２１の長さは、弁室４ｄの軸線方向の長さとほぼ同じになっている。ここで、図１において、弁室４ｄの内周面の全域を「Ｌ０」とすると、弁室４ｄの内周面は、入口４ｅの近傍にフランジ１０ａとの接触頻度の高い「Ｌ１」で示す高接触域を含む。この高接触域Ｌ１は、弁体１０が初期位置に復帰した状態でフランジ１０ａの外周が接触する頻度の高い領域を意味する。この実施形態では、電気ヒータ６のボビン２１の内周面が弁室４ｄの内周面を構成すると共に、そのボビン２１の小フランジ２１ｂのみが高接触域Ｌ１に掛かり、コイル２２が高接触域Ｌ１と重ならないようになっている。これにより、電気ヒータ６のコイル２２が、弁室４ｄの高接触域Ｌ１を除く内周面と重なるように配置している。

図１に示すメインハウジング４のコネクタ部４ａには、外部コネクタ（図示略）が接続される。外部コネクタは、接続端子２３に対し電気的に接続可能に構成される。外部コネクタは、電気ヒータ６を制御するために外部配線（図示略）を介してコントローラ（図示略）に接続される。

以上説明した本実施形態のＰＣＶバルブ１によれば、エンジン本体２のブローバイガスは、メインハウジング４の入口４ｅから弁室４ｄに入り、出口１３からサブハウジング５の中空部５ｃを介して外部へ流出する。出口１３からのブローバイガスの流出量は、弁室４ｄの中を移動する弁体１０と弁座９との開度によって決定される。ここで、電気ヒータ６が、出口１３から入口４ｅの近傍まで、より詳しくは、出口１３から弁体１０のフランジ１０ａまで、弁室４ｄを囲むように設けられる。従って、ブローバイガスが流出する出口１３の弁座９に加え、弁室４ｄの中に位置する弁体１０及びスプリング１１がそれぞれ電気ヒータ６の発熱により暖められる。ここで、弁体１０は弁室４ｄの中を軸線方向へ移動するが、弁体１０及びそのフランジ１０ａの移動範囲である弁室４ｄのほとんどが電気ヒータ６により暖められるので、移動する弁体１０を電気ヒータ６により確実に暖めることができる。このため、ＰＣＶバルブ１において、弁座９の凍結を効果的に防止することができると共に、弁体１０とスプリング１１の凍結をも効果的に防止することができる。

この実施形態によれば、電気ヒータ６はボビン２１を介してメインハウジング４に組み付けられるので、組み付け性が向上する。すなわち、電熱器であるコイル２２をメインハウジング４に直に組み付ける必要がなく、コイル２２を装着したボビン２１をメインハウジング４にインサート成形することで電気ヒータ６をメインハウジング４に一体的に成形しているので、電気ヒータ６をメインハウジング４に対し容易に組み付けることができる。このため、電気ヒータ６を有するＰＣＶバルブ１として、その生産性を向上させることができる。また、ボビン２１が伝熱性の良い材料からなり、ボビン２１の内周面が弁室４ｄの内周面の大部分を構成しているので、コイル２２の発熱がボビン２１を介して弁室４ｄに伝わり易く、その意味で、弁体１０とスプリング１１が電気ヒータ６の発熱により一層暖められ易くなる。このため、弁座９と弁体１０とスプリング１１の凍結防止効果を向上させることができる。

また、この実施形態によれば、弁室４ｄに設けられたスプリング１１の一端１１ｂが接触する出口１３の側の壁部が、伝熱性の良い弁座９により形成され、その弁座９の周囲に電気ヒータ６の一部であるボビン２１の大フランジ２１ａが配置され、スプリング１１が弁体１０を弁室４ｄの入口４ｅの方向へ付勢する。従って、電気ヒータ６の発熱が弁座９に直接伝わり、更に弁座９を介してスプリング１１に伝わり、スプリング１１を介して弁体１０のフランジ１０ａに伝わることとなる。この意味で、弁座９の凍結防止効果を更に向上させることができ、それに加えてスプリング１１と弁体１０及びそのフランジ１０ａの凍結防止効果を向上させることができる。

更に、この実施形態によれば、弁室４ｄに設けられたスプリング１１の一端１１ａ及び他端１１ｂと、それらと接触する弁座９及び弁体１０のフランジ１０ａの被接触部がそれぞれ平坦面をなすので、スプリング１１と弁座９及びフランジ１０ａとの接触面積が拡大し、両者の間の伝熱効果が高まる。この意味で、スプリング１１と弁体１０のフランジ１０ａの凍結防止効果をより一層向上させることができる。

また、この実施形態によれば、弁体１０が非磁性材料で構成されるので、電気ヒータ６への通電時にコイル２２から弁体１０に作用する電磁力が低減する。このため、電磁力の影響による弁体１０の作動不良を防止することができる。すなわち、電気ヒータ６への通電時に弁体１０に作用する電磁力が低減することから、弁体１０の移動量（変位量）に影響が出ず、ＰＣＶバルブ１におけるブローバイガス流量は、電気ヒータ６への非通電時と通電時との間で変わらないようにすることができる。

この実施形態によれば、電気ヒータ６のコイル２２が、弁室４ｄの高接触域Ｌ１を除く内周面と重なり、弁室４ｄの内周面の高接触域Ｌ１には重ならないので、フランジ１０ａとの高接触によるボビン２１の摩耗が、コイル２２に直接影響することがない。この意味で、フランジ１０ａとの摩耗による電気ヒータ６（コイル２２）の損傷を低減することができ、その分だけ電気ヒータ６の耐久性を向上させることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明のＰＣＶバルブを具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

尚、以下の説明において、第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なった点について説明する。

この実施形態のＰＣＶバルブ３１では、弁室４ｄにおける電気ヒータ６の大きさの点で第１実施形態と構成が異なる。図７に、本実施形態のＰＣＶバルブ３１を断面図により示す。この実施形態では、電気ヒータ６を構成するボビン２１の長さが、弁室４ｄの軸線方向の長さに対し、第１実施形態のそれよりも若干短くなっている。すなわち、図７において、弁室４ｄの内周面の全域を「Ｌ０」とすると、弁室４ｄの内周面は、入口４ｅの近傍にフランジ１０ａとの接触頻度の高い高接触域Ｌ１を含む。そして、この実施形態では、電気ヒータ６のボビン２１の内周面が弁室４ｄの内周面を構成すると共に、そのボビン２１が、高接触域Ｌ１に掛からないように、第１実施形態のボビン２１よりも若干短く形成される。これにより、電気ヒータ６のボビン２１の内周面が、弁室４ｄの高接触域Ｌ１を除く内周面を構成している。

従って、この実施形態によれば、電気ヒータ６のボビン２１の内周面が、弁室４ｄの高接触域Ｌ１を除く内周面を構成しているので、弁体１０とスプリング１１が電気ヒータ６の発熱により暖められると共に、弁体１０がそのフランジ１０ａまで電気ヒータ６の発熱により暖められる。このため、弁座９に加えて弁体１０とスプリング１１の凍結を効果的に防止することができる。また、弁室４ｄの内周面の高接触域Ｌ１には、電気ヒータ６のボビン２１が掛からないので、フランジ１０ａとの接触による電気ヒータ６、すなわちボビン２１の摩耗が低減する。この意味で、フランジ１０ａとの摩耗による電気ヒータ６（ボビン２１）の損傷を低減することができ、その分だけ電気ヒータ６の耐久性を向上させることができる。また、摩耗に起因した弁体１０の作動不良を防止することができ、その意味でもＰＣＶバルブ１１の耐久性を向上させることができる。その他の作用効果は、第１実施形態のそれと同じである。

［第３実施形態］
次に、本発明のＰＣＶバルブを具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態のＰＣＶバルブでは、弁座９、弁体１０及びスプリング１１の関係の点で前記各実施形態と構成が異なる。図８に、弁座９、弁体１０及びスプリング１１の関係を一部破断して側面図により示す。この実施形態では、スプリング１１の一端１１ｂが弁座９の壁部に形成された鉤部９ａに係止されると共に、スプリング１１の他端１１ａが弁体１０のフランジ１０ａに形成された鉤部１０ｂに係止される点で、第１実施形態と構成が異なる。

従って、この実施形態によれば、弁座９にスプリング１１の一端１１ｂが係止される共に、フランジ１０ａにスプリング１１の他端１１ａが係止されるので、弁座９からスプリング１１への伝熱、並びにスプリング１１から弁体１０のフランジ１０ａへの伝熱が保たれる。すなわち、スプリング１１の両端１１ａ，１１ｂの平坦面が、弁座９及びフランジ１０ａの平坦面に接触したまま離れることがなく、両者１１ａ，１１ｂ，９，１０ａの間の伝熱が常に保たれる。このため、弁座と弁体１０とスプリング１１の凍結を効果的に防止することができ、特に弁体１０とスプリング１１とフランジ１０ａの凍結防止効果を一層向上させることができる。その他の作用効果は、第１実施形態のそれと同じである。

尚、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。

（１）前記各実施形態では、弁室４ｄに配置されるスプリングとして、図２，３に示すように、両端１１ａ，１１ｂが平坦面をなすスプリング１１を使用したが、これに代わって、図９に示すように、両端が平坦面をなさない通常のスプリング３２を使用してもよい。

（２）前記各実施形態では、電気ヒータ６を構成するボビン２１の内周面が弁室４ｄの内周面の一部を構成するようにしたが、弁室を囲むように電気ヒータをハウジングに埋設することで、電気ヒータが弁室の内周面を構成しないようにしてもよい。

（３）前記各実施形態では、電気ヒータ６の電熱器をワイヤ２２ａからなるコイル２２により構成したが、電熱器を金属板材により構成することもできる。

（４）前記各実施形態では、メインハウジング４の雄ネジ４ｂをエンジン本体２の取付穴２ａの雌ネジ２ｂに締め付けられることで、ハウジング４、すなわちＰＣＶバルブ１をエンジン本体２に取り付けたが、ＰＣＶバルブのエンジン本体に対する取付方法は、他の方式、例えば、クイックコネクタやスナップフィット等を使用する方式でもよい。

（５）前記第１実施形態では、電気ヒータ６のボビン２１の小フランジ２１ｂのみが高接触域Ｌ１に掛かり、コイル２２が高接触域Ｌ１と重ならないように構成したが、図１０に示すように、電気ヒータ６のボビン２１の小フランジ２１ｂが高接触域Ｌ１に掛かるとと共に、コイル２２の一部が高接触域Ｌ１と重なるように構成してもよい。

エンジン本体に取り付けた状態のＰＣＶバルブを示す断面図。 スプリングを示す正断面図。 スプリングを示す平面図。 電気ヒータを示す平面図。 図４のＡ−Ａ線断面図。 電気ヒータを示す正面図。 ＰＣＶバルブを示す断面図。 弁座、弁体及びスプリングの関係を一部破断して示す側面図。 スプリングを示す正断面図。 エンジン本体に取り付けた状態のＰＣＶバルブを示す断面図。

１ ＰＣＶバルブ
３ ハウジング
４ メインハウジング
４ｄ 弁室
４ｅ 入口
５ サブハウジング
６ 電気ヒータ
９ 弁座（伝熱部材）
９ａ 鉤部
１０ 弁体
１０ａ フランジ（摺動部）
１０ｂ 鉤部
１１ スプリング
１１ａ 端
１１ｂ 端
１３ 出口
２１ ボビン
２２ コイル（電熱器）
３１ ＰＣＶバルブ
３２ スプリング

Claims (3)

1. 内部に弁室を有するハウジングと、
   前記弁室は、その軸方向の一端に入口を含み、その軸方向の他端に出口を含むことと、
   前記出口を構成する弁座と、
   前記弁座に対応して前記弁室の中を軸線方向へ移動可能に設けられた弁体と、
   前記弁体を前記入口の方向へ付勢するスプリングと、
   前記ハウジングに設けられた電気ヒータと
   を備えたＰＣＶバルブにおいて、
   前記弁体は、前記入口の付近まで延びる入口側端部を含み、その入口側端部に前記弁室の内周面を摺動する摺動部を含み、前記弁室の内周面は、前記入口の近傍に前記摺動部との接触頻度の高い高接触域を含み、前記電気ヒータは、前記弁室の少なくとも前記高接触域を除く内周面を構成するように設けられたことを特徴とするＰＣＶバルブ。
2. 前記電気ヒータは、伝熱性の良い材料からなる円筒部材と前記円筒部材の外周に配置された電熱器とから構成され、前記円筒部材の内周面が前記弁室の内周面の少なくとも一部を構成することを特徴とする請求項１に記載のＰＣＶバルブ。
3. 前記弁体は非磁性材料で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のＰＣＶバルブ。

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