JPH03290056A - 自動車のアイドルスピードコントロールバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体の流量を制御する開閉弁に関し、殊に軸
に固定された弁体を軸に沿って進退させることにより流
体を制御する流体制御弁に関する。

〔従来の技術〕

特開昭５６−９４０７９号公報で知られる流体制御弁、
米国特許第４，３６０，１６１号明細書等で知られる自
動車の燃料噴射弁、特開昭６４−２４１３３号公報等で
知られる自動車用のアイドル空気量制御弁等は、弁体が
取付けられた棒状の弁軸を電磁ソレノイド等の駆動力源
によって軸方向に進退させ、これによって弁を開閉して
流体の流量を制御する様に構成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は弁軸の軸受部に存在する微小隙間が弁軸
の軸直角方向への振動、傾倒を引き起こす点について配
慮されておらず、流体の流量特性に再現性がなかったり
、弁軸が摩耗してその摩耗粉が弁軸と軸受との間の隙間
につまって弁軸のストックを生じたり、この摩耗粉が弁
座や弁体表面に付着、堆積して弁口が全閉にならなくな
る現象を引き起こしたりする恐れがあった。

本発明の目的は棒状の弁軸の振動や傾倒を防止して上記
従来技術の問題点を除去する点にある。

尚、特開昭５６−９６０７９号公報に示されれた流体制
御弁は弁軸が板ばねで支持された状態で軸方向に進退す
る様に構成されているが、板ばねに弁軸が固定されてい
る為、弁軸が進退すると板ばねと弁軸の固定部の軌跡は
弧を描き、この為、弁軸は軸線に沿ってまっすぐ移動す
ることができない。

この為弁の軸線が弁の中心からずれて流量制御特性が安
定しない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成する為に弁軸の軸直角方向への
振動を吸収する手段を設けたものである。

具体的には、弁軸を軸受の内壁面へ軽く押し付ける押圧
力を付与する手段を設けたものである。

また、弁軸と弁の函体内部に取付けられた複数の弾性板
ではさみ付けてもよい。

なお、これらの押圧力や、はさみ付ける為の力は弁軸の
軸方向への進退運動を阻げない程度の力に制限する必要
がある。

この様な流体制御弁に用いる弁軸の保持部材は中心に弁
軸の挿通される孔を有する円板と円板の周囲に形成され
た環状体と、一端が円板若しくは環状層に固定され、他
端が孔の中心近傍まで延設された弾性片とを有し、環状
体部分が弁の函体内周面に固定されると共に、弾性片の
先端が孔を貫通する弁軸に押し付けられる様になってい
る。

また、弾性片は複数本あっても良く、この場合は弾性片
間に弁軸がはさみ付けられるようになっている。

〔作用〕

この様に構成された流体制御弁は、弁軸が軸受内壁面に
軽く押し付けられた状態で進退運動するので、弁軸が軸
直角方向に振動することがない。

また、弁軸が軸直角方向に弾性片で保持されているので
弁軸が軸直角方向に変位しようとした時これを弾性片が
吸収するので、弁軸は軸直角方向へは変位しにくく、振
動や、傾倒を生しることがない。

かくして、前述の問題のない流量制御特性の安定した流
体制御弁が得られる。

これを自動車の燃料噴射弁に用いると安定した燃料の計
量が可能となり、ダイナミックレンジが広がって微少燃
料供給時の制御性が改善される。

更にこれを自動車のアイドル空気量制御弁に用いると機
関のアイドル時のバイパス空気量を正確に制御でき、空
気量不足によるエンジンストールや、空気量過多による
異常回転上昇がなくなる。

自動車用の流体制御に用いるこの種制御弁は特にエンジ
ンの振動の影響を受けやすいが、この発明の制御弁を用
いることによってエンジンの振動からくる流量特性の悪
化を解消できる。

保持部材は円板と環状体とこれらに固定された弾性片か
ら構成され、簡単な構造で、且つ制御弁の組立時に弁の
函体内壁に環状層を嵌合するだけで組立てられるので組
立作業性が良い。

〔実施例〕

以下本発明を自動車のアイドル空気量制御弁に実施した
例に基づいて詳説する。

第４図は本発明の適用例を示したもので、ｌは吸気管２
．排気管３が設けられたエンジンである。

吸気管２には絞弁４．バイパス通路５を有する絞弁チャ
ンバ６が設けられる。更に上流側には空気量を測定する
ベーン７と、このベーン７の回転角度を電気出力に変換
するポテンショメータ８から成るエアーフローメータ９
が設けられ、さらに上流側にはエアークリーナ１０が設
置される。１１は吸気管２と排気管３とを連通した通路
の途中に放置され、排気量の一部を吸気系に還流するた
めのＥＧＲバルブである。

１２はエンジン１の冷却水の水温を検出し、電気出力に
変換する水温センサ、１３はエンジン１の回転数を検出
し、電気出力に変換するクランク角センサ、１４は各種
の入力信号を受け、これを演算処理してアイドル回転制
御装置１５や燃料噴射弁１６に所定の出力を供給する演
算処理回路（コンピュータ）で、エンジンの電子制御の
中枢部をつかさどるものであり、本発明装置も、これよ
り入力が供給される。

アイドル回転制御装置１１５は絞弁チャンバ６のバイパ
ス通路５に設置され、絞弁４をバイパスするバイパス空
気量を制御する。

以下、本発明を適用したアイドル回転制御装置に用いる
空気量制御弁の第１実施例を第１図により説明する。

バルブケース１０１の通路１０２は絞弁の下流側に通し
、通路１０３は絞弁の上流側に通している。バルブ１０
４の中心に形成された中心軸１０５はバルブケース１０
１に固定された軸受１０６で軸方向に可動できるように
保持されている。バルブ１０４はバルブケース１０１に
固定されたシート１０７と接触することにより完全に通
路１０２と通路１０３の間をふさぐことができる。中心
軸１０５には加締め部材１０５ａが固定されていて、こ
の部材１０５ａでプレート１０８とプレート１０９を加
締め固定しており、プレート１０８とプレート１０９の
間にはダイアフラム１１０の内輪部がはさみつけられて
いる。プレート１０８とプレート１０９には通路１０３
へ通じるオリフィス１１１が設けられている。ダイアフ
ラム１１０の外輪部はバルブケース１０１とソレノイド
ケース１１２にはさまれている。軸受プレート１２９は
カバー１１２に固定されその中心の筒状部で、そこを挿
通する軸１０５を受けている。ソレノイドケース１１２
はソレノイド組体１１６が収納固定されている。ソレノ
イド組体１１６は、中心軸１０５と同じ方向に可動でき
るプランジャ１１４とこのプランジャ１１４を吸引する
コア１１５と、コア１１５とプランジャ１１４を包むよ
うに形成された環状コイル１１６ａと、プランジャ１１
４に固定されたシャフト１１７と、プランジャ１１４を
バルブ１０４側に押すばね１１８と、ばね１１８のセッ
ト荷重を調節すると共にシャフト１１７をその中心の軸
受穴で支承するアジャストスクリュ１１９とから成り、
これらは全体がモールド樹脂材１２０でモールドされて
いる。プランジャ１１４にはゴム製の弁体１２１が固定
されている。さらに軸受プレート１２９とプランジャ１
１４の間にはプランジャ１１４をアジャストスクリュー
】１９側に押すばね１１３が設けられている。

かかる構成においてソレノイドはりニアソレノイドであ
り、電流に対し変位は直線的な性質を持たせである。電
流を増加して行くと、プランジャ１１４がコア１１５側
へ移動して行く、弁体１２１もプランジャ１１４と一緒
に移動するため、中心軸１０５の端部から弁体１２１が
離れる。すると通路１０２の負圧は穴１２２を通り、中
心軸１０５内の通路１３１．先端のオリフィス１３２を
通り、ダイアフラム１１０とソレノイドケース１１２の
間の室１２３に導入される。負圧はオリフィス１１１を
通じて少しは逃されるが、導入される負圧の量が多いた
め室１２３内は通路１０３内の圧力より低くなり、通路
１０３との間の圧力差でダイアフラム１１０を図面左方
に引張り、シャフト１０５を介してバルブ１０４を開か
せる。オリフィス１１１からもれる負圧とバルブ１２１
から導入される負圧のつり合いで、プランジャ１１４の
弁体１２１に中心軸１０５の先端オリフィス１３２が密
着するように移動する。オリフィス１３２が閉塞すると
オリフィス１１１を通じて、圧力が平衡しようとする。

それにつれてダイアフラム１１０が図面右方に変位しオ
リフィス１３２が開いて再度通路１０２の負圧が室１２
３に導入され、ダイアフラム１１０は図面左方に移動す
る。かくして、プランジャ１１４の移動した位置に追従
してバルブ１０４が移動し、その位置に保持される。

ばね１１３，１１８，１３０は振動等によりバルブ１０
４．弁体１２１（即ち、プランジャ１１４）が動かない
ようにする効果があり、ソレノイドの後端に設けたアジ
ャストスクリュ１１９は、ばね１１８の生産上、組立上
の荷重のばらつきを調節できる効果がある。

本装置は、通電がない時バルブを全開とするものである
他、ダイアフラム１１０が破れてもバルブは閉しており
、オリフィス１１１がつまっても、バルブ１２１が閉し
ている限りバルブは開かない。

このように各部が故障した時、バルブ１０４は閉してい
るという効果がある。

ここで重要なことは、中心軸１０６は軸受１０６と軸受
プレート１２９で支承され上述のはね１１３゜１１８あ
るいは１３０で軸方向に付勢されているが、それだけで
はバルブ１０４及び中心軸１０５の半径方向の振動を抑
制できない。

そこで本実施例では、第２図に示す振動抑制部材をバル
ブケース１１２の内周に設けた。振動抑制部材１３は薄
い金属板製でカップ状を威し、その円板部１６の中心に
は中心軸１０５を挿通する孔を備えている。更に円板部
１６には板ばね１４がリベット１７で固定されている。

この板ばね１４は中心軸１０５を孔に挿通した時、中心
軸１０５の外面に所定の押圧力で接する様に構成されて
いる。

この様に構成されたカップ状の振動抑制部材１３はその
外周の環状部１５をバルブケース】０１の内周環状部に
嵌合することによって、そこに固定される。

次に制御弁の組立について説明する。

ソレノイド組体１１６はソレノイドケース１１２の内部
にシールリング１３１をはさんで収納し、ケース１１２
の先端をソレノイド組体１１６のモールド樹脂表面に加
締め付けて固定する。

シャフト１１７の先端にゴム製の弁体１２１をモールド
成形しこれをプランジャ１１４の中心の穴に圧入嵌合し
て両者を固定する。

このプランジャ組体のシャフト１１７のまわりにばね１
１８を設置し、このシャフト１１７をアジャストスクリ
ュー１１９の軸受穴に挿通しながらプランジャ１１４を
ソレノイド１１６ａの中心穴に遊嵌する。

次いでばね１１３をプランジャ１１４の中心穴にセット
してソレノイド１１６ａの端面に軸受プレート１２９を
固定してこれでばねの片端を受ける。プランジャ１１４
はこの時、ばね１１３と１１８との押圧力の均合うとこ
ろに位置する。

一方、中心軸１０５には加締め金属１０５ａが固定され
、これにプレート１０８．ダイアフラム１１０、プレー
ト１０９の順に第１図左側から金具にセットし、金具の
左端を外側に折曲げて三者を加締め付けて固定する。次
いで振動抑制部材を中心軸に挿通し、その後、中心軸の
決められた位置にバルブ１０４をモールド成形によって
成形固定する。かくして得られた中心軸組体は、バルブ
１０４側端部を、ばね１３０がそのまわりに配置された
軸受１０６の穴に挿通した状態で、振動抑制部材１３の
外周円筒部をバルブケース１０１の内周面に圧入し、固
定する。

ダイアフラム１１０の外周縁をバルブケース１０１の開
口部の周端面に形成された平坦部に保持しつつ、中心軸
１０５のダイアフラム側端を軸受プレート１２９の軸受
孔からプランジャの中心穴に差し込み、その先端を弁体
１２１の端面に当接させながらソレノイドケース１１２
の開口側周端面をダイアフラム１１０の周縁に重ね、こ
の状態でバルブケース１０１の端部周縁を内側に折曲げ
て、ソレノイドケース１１２の端部周縁の上に加締め付
け、もってダイアフラム１１０をはさんだ状態で両者を
この部分で固定する。

この状態ではばね１１８がばね１１３と１３０の力に抗
して中心軸を図面右方に所定の力で押圧し、これによっ
てバルブ１０４はシート１０７に所定の圧力で押し付け
られることになる。

更に板ばね１４は中心軸１０５に軸直角方向の押し付け
力、いわゆるサイドフォースを与え、その結果中心軸１
０５と軸受プレート１２９の軸受を形成する筒状部及び
軸受１０６の軸受穴の内周面に所定のサイドフォースで
押し付ける。かくして中心＄１１０５は機関から伝わる
振動に対して独立した質量体として影響を受けるのでは
なく、バルブ組体やソレノイド組体の部材の一部として
振動の作用を受けるので、独立して中心軸組体が振動す
ることがなくなる。

ところで、このサイドフォースが作用すると、ばね１１
８やばね１３０の力が弱いと中心軸組体を軸方向に移動
させられなくなるので、その分強いばねを用いる必要が
ある。ばねの力はサイドフォースの大きさによって適切
な値に決定す人きである。もつともばね１１８の力を強
くするとプランジャ１１４を吸引する電磁力も大きくす
る必要が出てくるので、この電磁吸引力も考慮してばね
の力を設定すべきである。

尚、第１図の１２０は樹脂でモールドされた接続端子で
、外部電源端子に接続され、ソレノイド１１６ａに電力
を供給する。

１２２は、アジャストスクリュー１１９をセットした後
その外側を塞ぐ盲栓である。

１２３はソレノイド１１６の巻線を巻回するボビンの内
周面に形成した表面が低摩擦係数を呈する層で、非磁性
材製品薄い金属管や樹脂管あるいは二硫化モリブデン等
の固体潤滑材のコーティング層等で形成されるもので、
プランジャ１１４の軸方向の動きをスムーズにする機能
を有する。

以下振動抑制部材１３の代案について説明する。

第２図では板ばね１４を形成した部材をリベット１７で
円板部１６に固定したが、リベット１７の代わりにスポ
ット溶接で固定してもよい。

第３図に示すのは線状のばねで構成したものを示す。こ
のばね１４ａは中心軸１０５に引っかかる湾曲部とカッ
プ状部材の底面周縁部に弾発力で保持する巻はね部とか
ら成り、巻ばね部を内側に縮めておいてカップ状部材内
に入れ、これをはなした時の広がり力でカップ状部材の
内周縁に保持するものである。

第５図の例は対称に形成された二本の板ばねを有する部
材を円板部１６に形成した切起こし片にはさんで、この
切起こし片１６ａを加締め付けることによって固定した
ものである。

第６図に板ばね片１４ｃ、１４ｄの２本を有する振動抑
制部材をバルブケース１０１に組付けた状態を示す。

この場合中心軸１０５が両板ばね片１４ｃ。

１４ｄにはさまれた状態で保持されるので、中心軸が軸
受１０６や軸受プレートに押し付けられることがなく、
軸方向の動きがよりスムースになる。

次に第７図、第８図に基づき、中心軸１０５の先端部及
びそこに形成したオリフィス１３２の形状についての改
良について説明する。

この実施例では中心軸１０５の先端を円錐状に形成し、
弁体１２１との接触部が面ではなく線接触になる様に構
成した。

具体的にはオリフィスの径１．２ｍｎｔ円錐面の傾角θ
を７°として、弁体１２１とオリフィス部との接触を実
質的に円線で接触する様にした。

これと従来の面接触の場合とをその吸着力で比較すると
、第９図に示す如く、従来ストロークを大きくして行く
と弁体１２１と中心軸１０５との間の吸着力が一旦約３
０％程度（約３ｇ）上昇していたのに対し、本実施例の
場合吸着力は上昇せず、その減少も早くなった。

従来吸着力が大きすぎて両者を引きはなす為にダイアフ
ラム１１０が大きく変位する必要があり、その結果引き
離した後の弁体１２１と中心軸１０５先端との距離が大
きくなりすぎて、バルブ１０４が、その分子必要に変位
して空気流量の制御特性がオーバーシュート現象を生じ
ていた。

本実施例では、両者間の吸引力を非常に小さくできたの
で、このオーバーシュート現象をなくすことができた。

この結果、サイドフォースを中心軸に作用させても中心
軸の軸方向の動きが不安定にならず、サイドフォースを
作用させる技術を実現させることができた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、中心軸のラジアル方向に対する振動が
抑制され、バルブの不安定な動きを無くすことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による制御弁の断面図、第２
図は第１図の振動抑制部材の斜視図、第３図は振動抑制
部材の別の実施例の斜視図、第４図は本発明になる制御
弁の適用例を示すシステム図、第５図は振動抑制部材の
更に他の実施例を示す斜視図、第６図は第５図の振動制
御部材を用いた制御弁の要部断面図、第７図は制御弁の
オリフィス部の改良構造を示す部分拡大断面図、第８図
は第７図の改良されたオリフィス構造による効果の説明
図である。 １３・・・振動抑制部材、１４・・板ばね、１０１・・
バルブケース、１０４・・・バルブ、１０５・・・中心
軸、１０７・・・バルブシュート、１１０・・・ダイア
フラム、１１２・・・ソレノイドケース、１１４・・・
プランジャ、第 ２ 図 第 図 第 ５ 図 ６ａ 第 図 第 図 ５ＴＲＯＫＥδ（ｍｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体流路の途中に配置された開閉弁、この開閉弁を
   軸方向に進退させるべくこの弁体に固定された軸、この
   軸に推進力を与える駆動力源、前記軸を進退自在に支承
   する軸受手段、前記軸に軸直角方向の押し付け力を付与
   して前記軸を前記軸受の内壁面に所定の力で押し付ける
   軸押圧手段とよりなることを特徴とする流体制御弁。 ２、請求項１において、前記駆動力源が電磁ソレノイド
   を用いた磁気吸引力発生装置から成り、前記軸がこの磁
   気吸引力によつて吸引される部材を備えていることを特
   徴とする流体制御弁。 ３、内燃機関の吸気通路に設けた吸気絞り弁の上流と下
   流とを連通するバイパス通路に配置された制御弁であつ
   て、弁体が取付けられた棒状の弁軸を当該弁軸の軸方向
   に移動可能に支持し、ソレノイドへの通電量に応じてこ
   の弁体を軸方向に変位させて前記バイパス通路の通路面
   積を変化させ、前記バイパス通路を通過する空気量を制
   御する内燃機関のアイドル回転数制御弁を有するものに
   おいて、前記弁体の変位に対し支障をきたさない範囲で
   、該弁体を取付けた軸を軸直角方向に付勢する押圧手段
   を設けたことを特徴とする自動車用アイドル空気量制御
   装置。 ４、流体流路の入口と出口との間に設けた弁口、この弁
   口に対向して設けた弁体、該弁体を動作させる軸、この
   軸の両端を軸方向に移動可能に支承する軸受、前記プラ
   ンジャに軸方向の力を作用させる為の電磁石装置、前記
   弁口を閉じる方向に前記弁体を付勢するコイルばね、前
   記軸を前記軸受の内壁面に押し付ける力を付与する前記
   ばねとは別のばね手段から成ることを特徴とする流体制
   御弁。 ５、吸気管をバイパスする空気通路内に設けられソレノ
   イドに入力される信号に応じて位置の決まるプランジャ
   と中空のシャフトと該シャフト上に設けられたバルブと
   ダイアフラム機構、前記シャフトの一端が前記バルブの
   下流側に開口し、他端が前記ダイアフラムによつて仕切
   られた負圧室に開口し、前記プランジャに設けたシート
   との間で弁機構を成すアイドル回転制御装置において、
   前記シャフトに対しラジアル方向に力を与えるばね機構
   を設けたことを特徴とする自動車用アイドル空気量制御
   装置。 ６、請求項５において、前記ばね機構が前記シャフトを
   中心に対抗するラジアル方向力を発生する２個以上設け
   たばねからなることを特徴とする自動車用アイドル空気
   量制御装置。 ７、請求項５において、前記ばね機構が板ばねであるこ
   とを特徴とする自動車用アイドル空気量制御装置。 ８、請求項５において、前記ばね機構に線材を用いたこ
   とを特徴とする自動車用アイドル空気量制御装置。 ９、請求項７においてばね機構の保持手段をスポット溶
   接とした自動車用アイドル空気量制御装置。 １０、請求項７においてばね機構の保持手段を保持部材
   の塑性曲げによるものとした自動車用アイドル空気量制
   御装置。 １１、中心に弁軸を挿通する為の孔を有する円板、この
   円板の周囲に形成されると共に円板を弁の函体に取付け
   る為の環状取付部材、前記円板または環状取付部材に保
   持され、前記孔の中心に向つて延び、前記孔を貫通する
   弁軸に軸直角方向の押し付け力を付与する、弾性片とな
   りなることを特徴とする流体制御弁用保持部材。 １２、弁軸の振動を防止する振動防止手段を設けたこと
   を特徴とする流体制御弁。 １３、請求項１において振動防止手段が弁ケース内壁に
   固定された少なくとも２本の弾性体から構成され、該弾
   性板の先端湾曲部間に前記弁軸が摺動可能にはさみ付け
   られていることを特徴とする流体制御弁。