JPH0942512A - 流体制御用電磁弁 - Google Patents
流体制御用電磁弁Info
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- JPH0942512A JPH0942512A JP5587296A JP5587296A JPH0942512A JP H0942512 A JPH0942512 A JP H0942512A JP 5587296 A JP5587296 A JP 5587296A JP 5587296 A JP5587296 A JP 5587296A JP H0942512 A JPH0942512 A JP H0942512A
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/0644—One-way valve
- F16K31/0655—Lift valves
-
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
度が大きく変化しても適正な流量制御を行なうことので
きる流体制御用電磁弁を提供すること。 【解決手段】 空気通路2を開閉するためのバルブ4
は、アジャストスクリュ8との間に介在されたスプリン
グ10により空気通路2のシート面2cから離れる方向
(リフト方向)へ付勢されて、電磁式アクチュエータ5
のステータコア15とムービングコア16との間に介在
されたスプリング21によりシート面2cに着座する方
向へ付勢されている。スプリング10のセット荷重を調
節するためのアジャストスクリュ8は、線膨張係数の大
きい熱可塑性樹脂(PBT:但し強化剤としてのガラス
は含有されてない)を材料として形成されている。ま
た、このアジャストスクリュ8は、高温時(例えば12
0℃)の熱膨張による軸方向の変形量が大きくなる様
に、通常のアジャストスクリュより軸方向の全長が長く
設定されている。
Description
体制御用電磁弁に関する。
数を一定に保つために、スロットルバルブのバイパス空
気量を制御する比例制御弁がある。この比例制御弁は、
例えば、図7に示すように、通電を受けて磁力を発生す
るソレノイドコイル100、ハウジング110に形成さ
れた空気通路120を開閉するバルブ130、このバル
ブ130と一体に設けられ、軸方向に伸縮自在な蛇腹部
140aを有するベローズ140等を備え、ソレノイド
コイル100に流す電流の大きさに応じて生じる電磁吸
引力によりバルブ130を変位させて空気通路120の
開口面積を調節するものである。なお、バルブ130に
は、ベローズ140内に空気通路120の一方側から圧
力が導入される貫通孔130aが設けられている。
吸入空気量を制御する比例制御弁では、その使用温度が
−40℃〜120℃位まで変化する。このため、各部品
の熱膨張により荷重が大きく変化するとともに、例え
ば、使用温度が常温(約24℃)の場合と高温(約12
0℃)の場合とでは、圧力キャンセル機構としてある部
材の温度弾性変化により、バルブ130に加わる圧力を
十分キャンセル出来なくなる。特に、圧力キャンセル機
構として設けられているベローズ140は、このベロー
ズ140内に空気通路120の一方側から貫通孔130
aを介して圧力を導入し、このベローズ140内の圧力
とベローズ140外の圧力とを略同一にすることで、バ
ルブ130にかかるシール荷重(空気通路120を閉じ
るための荷重)を変化しないようにしているが、このベ
ローズ140の蛇腹部140aが、温度によって弾性変
形し、この結果、常温時と高温時とでバルブ130にか
かるシール荷重が変化(この場合、シール荷重が常温時
に比べて高温時は大きくなる)するため、ソレノイドコ
イル100へ流す電流値が同じでもバルブ130の開度
(バルブリフト量)が異なり、図8に示すように、空気
通路120を流れる空気流量が大きく変化してしまう。
従って、従来の比例制御弁は、常温に対して使用温度が
大きく変化した場合に、開弁特性が変化して適正な流量
制御を行うことができないと言う問題があった。
されたもので、その目的は、温度変化に伴う開弁特性を
改善して、使用温度が大きく変化しても適正な流量制御
を行うことができる流体制御用電磁弁を提供することに
ある。
に請求項1記載の手段を採用した。この請求項1記載の
手段によれば、弁体にかかる荷重、即ち弁体を着座方向
へ付勢する荷重及び弁体を離座方向へ付勢する荷重は、
高温時に、各構成部材の膨張(特に、ベローズの弾性変
化等)によって、バルブにかかるシール荷重が変化す
る。このため、常温時に対して高温時では、バルブのシ
ール荷重が大きくなり、常温時に設定された開弁特性が
得られない。そこで、高温時での弁体にかかる荷重を荷
重補正手段によって補正することにより、弁体のシール
荷重を常温時と高温時とで略等しくすることができる。
これにより、高温時においても、常温時と同様に適正な
流量制御を行うことができる。
も、弁体にかかる荷重を荷重補正手段で補正するので、
請求項1と同様に、常温時と低温時とで適正な流量制御
を行うことができる。
が、常温時に対する温度変化に応じて弁体の動作、つま
り、シャフトの移動方向に変形する部材を使用して、弁
体を離座方向へ付勢する第1の付勢部材の荷重を補正す
ることにより、弁体のシール荷重を常温時と高温時また
は低温時とで等しくすることができる。
の荷重を補正する荷重補正手段としては、第1の付勢部
材の設定荷重を調節する荷重調節手段を使用することが
できる。即ち、常温時に対して高温時または低温時に、
ベローズの有効径の蛇腹部の有効受圧径が変位し、弁体
のシール荷重が変位しても、それに応じて、荷重調節手
段自体が第1の付勢部材の設定荷重を変化させることに
よって、シール荷重を常温時と略同一にすることができ
る。
の荷重を補正する荷重補正手段としては、弁体側で第1
の付勢部材の荷重を受ける荷重受け部材を使用すること
ができる。この場合も、常温時に対して高温時または低
温時に荷重受け部材が弁体の動作方向に変形することに
より、第1の付勢部材の荷重を補正することができる。
に記載した弁体側の荷重受け部材をバイメタルで構成す
ることにより、そのバイメタルが温度変化に応じて弁体
の動作方向に変形して第1の付勢部材の荷重を補正する
ことができる。
する板ばねをバイメタルで構成することにより、その板
ばねを荷重補正手段として使用することができる。この
場合は、バイメタルが温度変化に応じて弁体の動作方向
に変形することにより、その変形が板ばねの弾力として
シャフトに伝達されて、弁体にかかる荷重を補正するこ
とができる。
重、即ち弁体を着座方向へ付勢する荷重及び弁体を離座
方向へ付勢する荷重は、使用温度の変化によって各構成
部材の膨張、特に、ベローズの弾性変化等によって、弁
体にかかるシール荷重が変化するため、所定の開弁特性
が得られない。そこで、弁体にかかる荷重を荷重補正手
段によって温度に応じて補正することにより、所定の開
弁特性に近づけることができる。
の実施例を図面に基づいて説明する。 (第1実施例)図1は流体制御用電磁弁の全体断面図で
ある。本実施例の流体制御用電磁弁1は、エンジンのア
イドル回転速度制御に用いられるもので、アイドリング
時にスロットルバルブ(図示しない)をバイパスする空
気流量を制御する。この流体制御用電磁弁1は、空気通
路2が形成されたハウジング3を有し、このハウジング
3に空気通路2を開閉するためのバルブ4、およびこの
バルブ4を駆動する電磁式アクチュエータ5(後述す
る)等が収容されている。
側面に空気通路2の流入口2a(第1の通路)と流出口
2b(第2の通路)とが開口している。空気通路2は、
流入口2aと流出口2bとの間を略コの字形状に設けら
れて、通路途中にバルブ4が着座するシート面2cが設
けられている。バルブ4は、空気通路2のシート面2c
より下流側に配されて、外周縁部がシート面2c側に隆
起してシート面2cに対するシール部4aを形成してい
る。このバルブ4は、後述のベローズ6と一体に設けら
れて、中央部を貫通するシャフト7に支持され、そのシ
ャフト7と一体に軸方向へ移動可能に設けられている。
に螺着されたアジャストスクリュ8に摺動自在に支持さ
れて、後端側がシャフト7の芯出しを行なう板ばね9に
支持されている。なお、図1に示す流体制御用電磁弁1
の左側を先端側、右側を後端側として説明する。アジャ
ストスクリュ8は、バルブ4との間に介在されたスプリ
ング10(第1の付勢部材)のセット荷重を調節する荷
重調節手段であるとともに、本発明の荷重補正手段を成
すもので、材料として線膨張係数の大きい熱可塑性樹脂
(PBT:但し強化剤としてのガラスは含有されていな
い)を使用している。
向の全長が長く(例えば23.0mm)、高温時(例えば
約120℃)の熱膨張による軸方向の変形量が大きくな
る様に設けられている。具体的には、常温時の全長約2
3.0mmに対して、例えば使用温度が120℃の時に、
熱膨張によって全長が約23.4mmまで伸びる。スプリ
ング10は、バルブ4のシール部4aがシート面2cか
ら離れる方向、即ちリフトする方向へバルブ4を付勢し
ている。
脂製で、バルブ4の後端側に連なって軸方向に伸縮自在
に設けられた蛇腹部6aと、この蛇腹部6aの後端に設
けられたフランジ部6bとを有し、このフランジ部6b
の外周で板ばね9とともに電磁式アクチュエータ5の第
1プレート13(下述する)とハウジング3の内周面に
形成された段差部3aとの間に挟持されている。このベ
ローズ6は、バルブ4の上下流の圧力差によってバルブ
4位置が影響されないように、バルブ4に加わる圧力を
キャンセルする目的で設けられている。ベローズ6の内
部は、バルブ4を板厚方向に貫通して設けられた貫通孔
4bを通じて空気通路2と連通しており、バルブ4が空
気通路2を閉じている時には、バルブ4より上流側の空
気圧力が貫通孔4bを通じてベローズ6内部へ導入され
ている。
内部の後端側(板ばね9の後端側)に収容されて、通電
を受けて磁力を発生するソレノイドコイル11(以下コ
イル11と略す)、コイル11の外周に配された円筒形
状のヨーク12、コイル11の先端側に配された第1プ
レート13、コイル11の後端側に配された第2プレー
ト14、コイル11の内周に配されたステータコア1
5、およびステータコア15と軸方向に対向して配され
たムービングコア16等より構成されている。
ナイロン製)の円筒外周に巻装されて、コネクタ18に
モールドされたターミナル19を通じて通電される。コ
ネクタ18は、電磁式アクチュエータ5が収容されたハ
ウジング3の後端開口部を閉塞するカバー20(例えば
ナイロン製)と一体に設けられている。ヨーク12、第
1プレート13、第2プレート14、およびステータコ
ア15は、コイル11の固定磁路を形成するもので、そ
れぞれ鉄等の磁性部材により設けられている。
部に圧入固定されて、第1プレート13の中空部に挿入
され、ステータコア15との間に介在されたスプリング
21(第2の付勢部材)により軸方向の先端側(バルブ
4が空気通路2を閉じる方向)へ付勢されている。この
ムービングコア16は、鉄等の磁性部材により設けられ
ており、コイル11が通電された時に、スプリング21
の付勢力に抗して、コイル11の磁力により磁化された
ステータコア15側へ吸引される。なお、スプリング2
1は、コイル11への通電が停止されている時に、バル
ブ4が空気通路2を閉塞できるように、前記のスプリン
グ10よりセット荷重が大きくなっている。
ない電子制御ユニットを通じてコイル11が通電される
と、ステータコア15から、第2プレート14、ヨーク
12、第1プレート13、およびムービングコア16を
通ってステータコア15へ戻る磁路が形成されて、ステ
ータコア15とムービングコア16との間に吸引力が発
生する。この吸引力により、スプリング10、スプリン
グ21、ベローズ6、および板ばね9の各弾力が釣り合
う位置までムービングコア16がステータコア15側へ
吸引されて、ムービングコア16と一体にシャフト7お
よびバルブ4が軸方向の後端側へ移動する。その結果、
バルブ4(シール部4a)が空気通路2のシート面2c
からリフトして空気通路2を開くことにより、流入口2
aから流出口2bへ向かって空気通路2内を空気が流れ
る。
1への印加電流を制御することにより可変する。即ち、
ステータコア15とムービングコア16との間に発生す
る吸引力は、コイル11への印加電流に応じて増減する
ため、コイル11への印加電流を制御してバルブ4のリ
フト量を調節することにより、空気通路2を流れる空気
流量を制御することができる。
御用電磁弁1の使用温度(空気通路2を流れる空気温
度、または外側の雰囲気温度)が例えば120℃の高温
になると、ベローズ6の蛇腹部6aが、温度によって弾
性変形し、この結果、常温時と高温時とでバルブ4を着
座する方向へ付勢する荷重が大きくなる。一方、スプリ
ング10のセット荷重を調節するアジャストスクリュ8
は、線膨張係数の大きい熱可塑性樹脂で形成されて、そ
の軸方向の全長が長く設定されていることから、熱膨張
による変形量が大きく、その全長は常温時より0.4mm
程長くなる。これにより、アジャストスクリュ8とバル
ブ4との間に介在されたスプリング10の荷重(バルブ
4をリフト方向へ付勢する荷重)が常温時より大きくな
る。従って、バルブ4にかかる着座方向の荷重変化をア
ジャストスクリュ8の熱膨張に伴うスプリング荷重の増
加によって相殺することができるため、バルブ4のシー
ル荷重が高温時に大きくなることはなく、常温時と略同
等のシール荷重を得ることができる。この結果、常温時
と高温時とでコイル11への印加電流に対するバルブ4
のリフト量が略同一となるため、図2に示すように、コ
イル11への印加電流と空気流量との関係がずれること
なく、高温時においても適正に(常温時と同様に)空気
流量を制御することができる。なお、シール荷重が常温
時と高温時で略同等と言うのは、常温時と高温時におい
て、同じ印加電流で空気流量を比較した場合、高温時の
空気流量と常温時の空気流量との差が10%以下のこと
である。
弁1の使用温度が例えば−40℃程度の低温の場合で
も、バルブ4にかかる着座方向の荷重変化をアジャスト
スクリュ8の変形に伴うスプリング荷重の変化によって
相殺できるため、低温時においても、図3に示すよう
に、常温時と同様に空気流量を制御することが可能であ
る。なお、低温時と常温時においてもシール荷重は略同
一であるが、この略同一と言うのは、低温時の常温時に
おいて、同じ印加電流で空気流量を比較した場合、低温
時の空気流量と常温時の空気流量との差が30%以下の
ことである。
の全体断面図である。本実施例では、アジャストスクリ
ュ8がシャフト7を支持する軸受部8aとスプリング1
0の荷重を受けるスリーブ8bとから構成されて、図4
に示すように、軸受部8aの外周にスリーブ8bが嵌め
合わされている。このスリーブ8bは、線膨張係数の大
きい樹脂製(例えば、4フッ化エチレン樹脂、ポリエス
テル・エラストマー等)で、本発明の荷重補正手段を成
す。本実施例の場合、温度変化に応じてスリーブ8bが
軸方向に変形することによりスプリング10の荷重を変
化させて、常温時と高温時または低温時とでバルブ4に
かかるシール荷重を略等しくすることができる。
の全体断面図である。本実施例では、バルブ4の先端側
にスプリング10の荷重を受けるスペーサ22を配置
し、このスペーサ22をバイメタルで構成している。こ
れにより、バイメタル(スペーサ22)が温度変化に応
じてバルブ4の動作方向に変形(湾曲)することにより
スプリング10の荷重特性が変化する。例えば、バイメ
タルの先端側(図5の左側)を線膨張係数の大きい材料
を使用した場合、高温時にバイメタル全体が先端側(ア
ジャストスクリュ8側)へ湾曲してスプリング10の荷
重が増加することから、常温時と高温時とでバルブ4に
かかるシール荷重を略等しくすることができる。
の全体断面図である。本実施例では、シャフト7を支持
する板ばね9をバイメタルで構成している。これによ
り、バイメタル(板ばね9)が温度変化に応じてバルブ
4の動作方向に変形(湾曲)し、その変形が板ばね9の
弾力としてシャフト7に伝達されることによりバルブ4
にかかる荷重関係が変化する。例えば、バイメタルの後
端側(図6の右側)を線膨張係数の大きい材料を使用し
た場合、高温時にバイメタル全体が後端側(電磁式アク
チュエータ5側)へ湾曲してシャフト7に軸方向の後端
側へ付勢する力が付与されるため、スプリング10の荷
重を増加した場合と同じ効果が得られ、その結果、常温
時と高温時とでバルブ4にかかるシール荷重を略等しく
することができる。
1をスロットルバルブのバイパス空気量を制御するため
に使用したが、それ以外の流体流量を制御するために使
用しても良いことは言うまでもない。
施例)。
る。
る。
施例)。
施例)。
施例)。
る。
段) 8b スリーブ(荷重調節手段) 9 板ばね 10 スプリング(第1の付勢部材) 21 スプリング(第2の付勢部材) 22 スペーサ(荷重受け部材)
Claims (8)
- 【請求項1】流体が導入される第1の通路と、この第1
の通路と連通し、前記流体が排出される第2の通路と、
前記第1の通路と前記第2の通路との間に設けられたシ
ート面とを有する流体通路と、 前記シート面に着座することで前記流体通路を閉じ、前
記シート面から離れることで前記流体通路を開く弁体
と、伸縮自在な蛇腹部とを有し、前記弁体と前記蛇腹部
とで形成される圧力室に、前記第1の通路側の圧力が導
入されるベローズと、 前記弁体を前記シート面から離す離座方向へ付勢する第
1の付勢部材と、 前記弁体を前記シート面に近づける着座方向へ付勢する
第2の付勢部材と、 前記弁体を着座、離座方向に自在に移動させるシャフト
と、 前記弁体を着座方向へ付勢する付勢力に抗して、前記シ
ャフトを介して前記弁体を離座方向へ駆動する駆動手段
と、 前記弁体を前記シート面に着座させるシール荷重が常温
時と高温時で略等しくなるように、前記弁体にかかる荷
重を補正する荷重補正手段と、 を備えたことを特徴とする流体制御用電磁弁。 - 【請求項2】請求項1に記載した流体制御用電磁弁にお
いて、 前記荷重補正手段は、前記シール荷重が常温時と低温時
で略等しくなるように、前記弁体にかかる荷重を補正す
ることを特徴とする流体制御用電磁弁。 - 【請求項3】請求項1または2に記載した流体制御用電
磁弁において、 前記荷重補正手段は、常温時に対する温度変化に応じて
前記弁体の動作方向に変形することにより、前記第1の
付勢部材の荷重を補正することを特徴とする流体制御用
電磁弁。 - 【請求項4】請求項3に記載した流体制御用電磁弁にお
いて、 前記荷重補正手段は、前記第1の付勢部材の設定荷重を
調節する荷重調節手段であることを特徴とする流体制御
用電磁弁。 - 【請求項5】請求項3に記載した流体制御用電磁弁にお
いて、 前記荷重補正手段は、前記弁体側で前記第1の付勢部材
の荷重を受ける荷重受け部材であることを特徴とする流
体制御用電磁弁。 - 【請求項6】請求項5に記載した流体制御用電磁弁にお
いて、 前記荷重受け部材は、バイメタルであることを特徴とす
る流体制御用電磁弁。 - 【請求項7】請求項1に記載した流体制御用電磁弁にお
いて、 前記荷重補正手段は、前記シャフトを軸方向へ移動可能
に支持する板ばねからなるバイメタルで構成されている
ことを特徴とする流体制御用電磁弁。 - 【請求項8】流体が導入される第1の通路と、この第1
の通路と連通し、前記流体が排出される第2の通路と、
前記第1の通路と前記第2の通路との間に設けられたシ
ート面とを有する流体通路と、 前記シート面に着座することで前記流体通路を閉じ、前
記シート面から離れることで前記流体通路を開く弁体
と、伸縮自在な蛇腹部とを有し、前記弁体と前記蛇腹部
とで形成される圧力室に、前記第1の通路側の圧力が導
入されるベローズと、 前記弁体を前記シート面から離す離座方向へ付勢する第
1の付勢部材と、 前記弁体を前記シート面に近づける着座方向へ付勢する
第2の付勢部材と、 前記弁体を着座、離座方向に自在に移動させるシャフト
と、 前記弁体を着座方向へ付勢する付勢力に抗して、前記シ
ャフトを介して前記弁体を離座方向へ駆動する駆動手段
と、 前記弁体を前記シート面に着座させるシール荷重が温度
によって変位することを、前記弁体にかかる荷重を温度
に応じて変位させることにより補正する荷重補正手段
と、 を備えたことを特徴とする流体制御用電磁弁。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP7-123786 | 1995-05-23 | ||
JP05587296A JP3531334B2 (ja) | 1995-05-23 | 1996-03-13 | 流体制御用電磁弁 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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